УСТРОЙСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Советский патент 1972 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к области теплофизических измерений.

Известны устройства для определения коэффициента теплопроводности материалов, содержащие две термостатированные камеры с термопарами, установленными в их днищах, контактирующих с измеряемой средой.

Цель изобретения - одновременное определение теплоемкости и температуропроводности, а также устранение термических сопротивлений воздущных прослоек.

Это достигается тем, что устройство снабжено тепломерами, установленными в плоскостях расположения термопар, а держатель образца выполнен в виде герметичного пластикового пакета, внутри которого помещены разжимные валики, соединенные с проходящей через сальниковое уплотнение в стенке пакета щтангой.

На фиг. I показано предложенное устройство; на фиг. 2 -график, разъясняющий определение теплофизических характеристик.

Устройство содержит три микрометрических устройства 1, между которыми расположены две плоские термостатированные камеры 2 с патрубками для подвода и отвода термостатируемой жидкости и датчиков 3 теплового потока и температуры, вмонтированных в днище камер. Между камерами установлены отжимные пружины 4, а между днищами термостатированных камер - пакет 5, внутри которого вставлены передвижные разжимные валики 6 с приводной щтангой 7, проходящей через сальниковое уплотнение в пакете 5.

Устройство работает следующим образом.

Прозрачный пакет 5 с разжимными валиками 6 и щтангой 7 заполняют испытуемой жидкостью, при это.м из него удаляют воздущиые пузыри, что проверяют визуально.

Пакет размещают между днищами камер, имеющими полированные поверхности, после этого возвратно-поступательными движениями щтанги 7 и валиков 6 прижимают стенки пакета к ка.мерам, устраняя воздущные прослойки между поверхностями пакета и камерами.

Валики выводят в крайнее положение за пределы камер, после чего микрометрическими винта.ми устанавливают точное значение толщины слоя (три точки - наименьщее количество опор, позволяющее гарантировать параллельность).

Термическим сопротивлением и емкостью пластикового пакета можно пренебречь, а при измерениях в тонких слоях жидкости учесть расчетным или опытным путем.

Термостатируемые камеры с патрубками для подвода рабочих сред (холодной, горячей) включают в контуры термостатов так, чтобы обеспечить направление теплового потока через слой сверху вниз, что предотвращает конвективные токи в исследуемой жидкости. Входящий и выходящий из слоя тепловые потоки замеряют датчиками 3, например, состоящими из большого числа дифферепциально включенных термоэлементов, сигнал которых пропорционален тепловому потоку через датчик. Одновременно датчиками температуры измеряют перепад температуры на поверхности слоев испытуемой жидкости. Датчики заранее градуируют по известному тенловому потоку. В момент 8 равенства Свх Свых наступает установившийся тепловой режим, и по этому значению Q, плошади F датчика, толщина слоя б и температурному перепаду Д/ определяют коэффициент теплопроводности жидкоЗатем тепловой режим верхней камеры меняют так, что тепловой поток QBX, например, увеличивается до значения 9. С этого момента наступает переходный режим QBx QBbix. и разница между ними расходуется на изменение энтальпии цилиндрического слоя жидкости, объемом , находящегося между датчиками. Окончание переходного процесса фиксируется равенством в момент 9.

Разность QBX и QBHX за время переходного процесса, отнесенная к приросту средней температуры слоя Ы к к объему цилиндра дает

дж значение теплоемкости.

м .град

V-Ы

в этой формуле Q усредняется по моменту 10 переходного процесса, дж:

Q j(QBx + aMx)-fif.

1 + ,

а ZC

Предмет изо бретения

Устройство для определения коэффициента теплопроводности материалов, содержащее две термостатированные камеры с термопарами, установленными в их днищах, контактирующих с измеряемой средой, отличающееся

тем, что, с целью одновременного определения теплоемкости и температуропроводности, а также устранения термических сопротивлений воздушных прослоек, оно снабжено тепломерами, установленными в плоскостях расположения термопар, а держатель образца выполнен в виде герметичного пластикового пакета, внутри которого помещены разжимные валики, соединенные с проходящей через сальниковое уплотнение в стенке пакета штангой. Числитель этого выражения представляет площадь //, замкнутую между линиями QBX п QBRX, и определяется, например, планиметрированием, где Ти и тк - время начала и конца переходного процесса. В новом установившемся режиме получают второе значение коэффициента теплопроводности (при другой средней температуре слоя), : - Qa-5 Таким образом, из одного опыта получают два значения теплопроводности в начальный и конечный период и по одному значению теплоемкости и температуропроводности, которую м« рассчитывают по фор муле,