УСТРОЙСТВО для СКОРОСТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ Советский патент 1965 года по МПК G01N25/18 

Устройства для скоростного измерения коэффициента теплопроводности материалов при низких и высоких температурах (от -150 до +400° С) известны. Эти устройства содержат разъемный теплоизолиров.анный кожух, металлическое основание с охранным колпаком,нагревателями и системой каналов для охлал дающей жидкости, термопары и термостолбик. Коэффициент теплопроводности вычисляется по результатам измерения теплового потока, текущего через испытуемый материал. Измерение теплового потока производится либо по мощности, потребляемой нагревателем, либо TIO количеству жидкости, испарившейся иод влиянием теплового потока, нрошедщего через образец.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что тепловой ноток, текущий через испытуемый образец, измеряют малоинерционным металлическим тепломером, что ускоряет процесс определения коэффициента теплопроводности.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Оно представляет собой Х-образный калориметр с разъемным теплоизолированным кожухом /, в который устанавливают металлическое основание 2 сохранным колпаком 3 и нагревателями 4. Испытуемый образец 5 в виде диска (диаметр 20 мм и толщина 0,5-3 мм)

кладут на металлическое основание, а на него устанавливают тенломер 6 с трубочками 7, на которых располагают металлический стержень 8. Для прозедеиня измерений при низких температурах в устройстве предусмотрена система каналов 9, проходящих в металлическол основании 2, но которым прогоняют воду и жидкий азот.

Коэффициент теплопроводности материалов

Онределяют в режиме монотонного нагревания от-150 до-1-400° С.

Перед началом измерений все контактные поверхности смазывают какой-либо теплостойкой смазкой (например, кремнеорганическим

маслом). Включают нагреватель 4, на который гюдают постоянное по величине напряжение. Тепловой поток от нагревателя частично распространяется в охранный колпак, частично поступает в испытуемый образец 5, через

него - в тепломер б и через трубочкн 7 тенлсмера - в металлический стерл ень 8. Металлический стержень имеет значительно большую высоту и, следовательно, значительно (раз в 10) большую теплоемкость, чел1 испытуемый образец, поэтому тепловой поток лишь незначительно поглощается испытуемым образцом, а в основном он расходуется на нагревание тепломера и металлического стержня. Постоянно вмо11Т фозанцые термопары 0.

крестиками) измеряют соответственно температуры: дифференциальная термопара 10 и 11 - перепад температуры между пластиной тепломера и поверхностью металлического основания, термостолбик J2 н 13 - перепад температуры на тепломере, термопара М - температуру па тепломере и термопара 15 - температуру стенки охранного колпака. Термопара 15 необходима для калибровки тепломера. Калибровка заключается в установлении зависимости между потоком, проходящим через среднее сечение тепломера, и перепадом температуры иа этом сечении.

Коэффициент теплопроводности рассчитывается по формулам:

, а R,.,,ju(f)

МО Ло-«( S В П (t)п(--)

е 6 - толщина образца (м);

суммарное термическое сопротивление контакта поверхностей и заделки термопар (определяется опытным путем);

S - сечение испытуемого образца ( - коэффициент, учитывающий соотношение теплоемкостей металлического

стержня, пластинки тепломера и образца;

/7(/)- эффективное суммарное удельное тепловое сопротивление тепломера, определяемое при калибровке, (град/м вт);

htipii } - сигнал термопары, измеряющей перепад температуры на образце (в делениях щкалы электроизмеритель0ного прибора);

тМ - сигнал термостолбика, - измеряющего перепад температуры на тепломере (в делениях шкалы электроизмерительного прибора).

5

Предмет изобретения

Устройство для скоростного измерения коэффициента теплопроводности материалов в диапазоне температур от -150 до -f-400°C, со0держащее разъемный теплоизолированный кожух, металлическое основание с охранным колпаком, нагревателями и системой каналов для охлаждающей жидкости, термопары и термостолбик, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса измерения теплового потока, текущего через испытуемый образец, оно снабжено малоинерционным металлическим тепломером.