Устройство для определения теплофизических свойств материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к эксперимента; ;,чей теплофизике и может быть использовано для определения теплофизических СВОЙСТР различных материалов.

Известно )Ст,опстоо для определения теплофизичсскнх свойств материалов, содержащее рабочую камер/, калориметрическую ячейку, защитные тепловые экраны. основание длл размещения кзлориметриче- скол ячейки, систему охранных нагревателей, о также- системы сакуумировэния и автоматического поддержания заданного теплового режима рабочей камеры. Размещение калориметрической ячейки на основании вызыпэст необходимость введения в

конструкцию системы охранных па-ревгте- лей, что существе HI.о усложняет устройство.

Наиболее близким по технической сущ- чости и достигаемому положительному результату является устройство Јля определения тепле физических свойств материалов, содержащее рабочую камеру, кэ- лориметрическую ячейку адиаозп- -ч -ские , подвеску чг,лср1и.-.5ТЈ,пчес;;сй хчей- ки и адиабатических экранов, cucres ы рлку- умирования . иподдерл. йния адиабатического режима.

Недостатком этого устройств.; ЯЗЛРСТСЯ сложность замены обрззцэ, оСуслсвлениая необходимостью разборки рабочей кзмеры

41

о

4 ;0

;сл

ю

|

для yc-anoiu.H и удаления образца из калориметрической ячейки. Полная разборка устройства перед каждой сменой образца резко снижает его надежность и производительность.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и упрощение замены образцов без снижения точности измерений.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем рабочую камеру, калориметрическую ячейку, адиабатические экраны, под-- веску калориметрической ячейки и адиабатических экранов, системы вакууми- рсшания и поддержания адиабатического режима, в нем подвеска выполнена о виде тонкостенной герметичной трубы, пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру калориметрической ячейки, за- . енной на одном из концов трубы, на

.-. i;.c.v. поверхности которой закреплены . л ь иТ /.ческие экраны, а внутри трубы установлен держатель образца, на котором последовательно закреплены теплопые экраны, находящиеся в тепловом контакте со стенкой трубы и образующие с адиабатическими экранами замкнутые тепловые контуры. На держателе образца могут быть чы еплены дополнительные тепловые экраны, находящиеся в тепловом контакте со стенкой трубы, а на внешней поверхности трубы установлены тепловые компенсаторы в плоскости экранов, соединенные с системой гол-держания адиабатических режи-, -,. Кроме того, внутренняя полость трубы соединена автономно с системой вакууми- :с;вак1 К.

Выполнение подвески капориметриче- с. ой ,У-:СЙУИ и здиобатичео.их экранов в ;.;;: .снксстенной герметичной трубы по.:гС -:;-:т исключить разгерметизацию рэбо- лмеру и разборку адиабатических Э-; .iiOD.a ипедс:н10 тепловых экранов внутри Tj ,ru обеспечивает необходимую ядиа- (Заглэацию калориметрической ячейки. : - : ;зк,з дополнительных тепловых экра- t:oc совместно с тепловыми компенсаторами г eeuLuaer качество адизбатиэзции.

На чертеже приведена конструктивная схемй предлагаемого устройства.

Устройство содержит калориметрическую ячейку 1, адиабатические экраны 2 иЗ, герметичную рабочую камеры А, тонкостенную герметичную трубу 5, образец 6 из исс- ледуемого материала, тепловые компенсаторы 7-9, нагреватели 10 калориметрической ячейки, тепловые экраны 11 - 15, держатель 10 образца, нагреватели 17

тепловых компенсаторов с датчиками температуры.

Устройство содержит рабочую адиабатическими экранами 2 и 3 и калориметричеекая ячейка 1, расположенным в камере А. Подвеска калориметрической ячейки 1 и адиабатических экранов 2 и 3 выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы 5 с внутренним диаметром, соответствующим

0 диаметру калориметрической ячейки 1, о которой находитсмя образец 6. Труба 5 пропущена через адиабатические экраны 2 и 3 и закреплена одним из своих концов с калориметрической ячейкой. Внутри трубы 5 ус5 тановлен держатель 16 образца 6, а на пнешней поверхности трубы - адиабатические экраны 2 и 3. На держателе 16 последовательно закреплены тепловые экраны 11 - )5 и тепловые компенсаторы 7 - 9 с нагре0 вателями 17, которые содержат датчики тем- пературы. Держатель 16 выполнен из низкотеплопроводной керамики с малым поперечным сечением. Тепловые компенсаторы 7 - 9 и тепловые экраны 11-15 нахо5 дятся в тепловом контакте со стенкой трубы 5. При этом тепловые экраны 11-15 образуют с адиабатическими экранами 2 и 3 зам- кнутые тепловые контуры. Внутренняя полость трубы 5 соединена с системой ваку0 умирования (не показана).

Устройство работает следующим образом.

Образец 6 размещают внутри калориметрической ячейки 1. При помощи

5 нагревателей 10, размещенных на калориметрической ячейке 1, адиабатических экранов 2 и 3, тепловых экранов 11 - 15 и тепловых компенсаторов 7-9 поддерживается адиабатический режим устройства.

0 Температура тепловых экранов 11 - 15 у стенки трубы 5 равна температуре соответствующего элемента, расположенного на внешней поверхности трубы 5. Так температура теплового экрана 14 у стенки трубы 5

5 будет соответствовать температуре адиабатического экрана 3. Этим самым тепловой экран 14 образует с адиабатическим экраном 3 замкнутый тепловой контур, что создает устойчивый адиабатический режим

0 работы устройства.

Хороший тепловой контакт тепловых экранов 11 - 15 с внутренней поверхностью трубы 5 обеспечивается при помощи термоустойчивой теплопроводной смазки. В этом

5 случае образуется надежный тепловой мост от экранов тепловых к экранам адиабатическим. Когда адиабатический режим калориметрической ячейки поддержать не удается, подключают тепловые компенсаторы 7-9, снабженные нагревателями 17. При помощи

системы поддержания адиабатического режима (не показана), которая включает регулятор температуры и электронный блок, обеспечиоается равенство температур к.еж- ду компенсатором и тепловым экраном, Улучшение алиабатизации калориметрической ячейки 1 о направлении трубы 5 может быть обеспечено и за счет подключения внутренней полости трубы 5 к системе ваку- умирования и создания вакуума в этой по- лости.

Смена образца 6 из калориметрической ячейки 1 осуществляется следующим образом. Внутренняя полость трубы 5 отключается от системы вакуумирования. Из полости трубы 5 вынимается держатель 16, на котором закреплены тепловые экраны 11

- 15 и исследуемый образец 6. Образец заменяется, и держатель 16 с новым образцом и тепловыми экранами 11-15 снова встав- ляется в трубу 5.

Как показала экспериментальная проверка опытного устройства, время, необходимое для замены образца, составляет 300

- 500 с, а время вывода устройства на адиа- батический режим не превышает Ю4с. В известных устройствах первый временной показатель практически на порядок больше, чем в предлагаемом устройстве, а второй - о 2-Зраза.

Сокращение времени выхода устройства на адиабатический режим обусловлено тем, что в процессе смены образца вакуум между адиабатическими экранами сохраняется и само время смены образца существенно меньше, чем в известных устройствах. Исключение полной разборки рабочей камеры для смены образца позволяет повысить надежность устройства,-а уменьшение времени смены образца и выхода на адиабатический режим увеличивает производительность при сохранении заданной точности определения искомых характеристик.

Формула изобретения Устройство для определения теплофи- зических свойств материалов, содержащее рабочую камеру, калориметрическую ячейку, адиабатические экраны, подвеску калориметрической ячейки и адиабатических экраной, системы вакуумирования и поддержания адиабатического режима, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и упрощения замены образцов бея снижения точности измерений, в нем подвеска выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы, пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру калориметрической ячейки, закрепленной на одном из концов трубы, на внешней поверхности которой закреплены адиабатические экраны, а внутри трубы установлен держатель образца, на котором последовательно закреплены тепловые экраны, находящиеся в тепловом контуре со стенкой трубы, причем часть из них образует с адиабатическими экранами замкнутые тепловые контуры, а часть контактирует с тепловыми компенсаторами, установленными на внешней поверхности трубы в плоскости экранов и соединенными с системой поддержания адиабатического режима, причем внутренняя полость трубы автономно соединена с системой вакуумирования.

И Вакуумной системе