Прибор для определения теплофизических свойств капиллярно-пористых материалов Советский патент 1975 года по МПК G01N25/58 

Изобретение отиоснтся к области пзмерптельиор техники и может быть использовано для определения теплофизических характеристик огнеупоров, теплоизоляторов, стройматериалов, почв и т. д.

Известен прибор д.тя нсследоваиия теплофизических характеристик капиллярио-пористы.х материалов, содержандий герметический сосуд и авторегулятор уровня жидкости.

Недостатком прибора является отсутствие электроиагревателя, терморегулятора и микрокалориметра, что лишает экспериментатора возможности проводить комплексные исследования с целью опреде.чения коэффициентов диффузии влаги, тепло-н температуронроводиости и влажности каннллярно-иористых тел.

Для расширения тсмнературного диапазона нзмере П1Й и иовышения точиости внутри стеклянной емкости предлагаелюго прибора размещен герметичный стеклянный сосуд с подогревателем внутри него, а на крышке сооспо с ириемной воронкой установлен микрокалориметр.

На чертеже ноказан предлагаемый прибор, включаюн;ий внешний стеклянный сосуд 1, вынолияющий роль корпуса и теплоизолятора, в который помен1,еи основной герметический виутреииий стеклянный сосуд 2 для монтажа деталей и установки образца. Стеики сосудов 1 и 2 отделены друг от друга теплоизолирующей воздушной прослойкой. Основной внутренний сосуд 2 снабжен металлической крышкой 3, через которую пропущена водовпускная металлическая трубка 4 с лезвиеобразным оконцевателем 5 для подачи в сосуд жидкости. Окоицеватель имеет в нижней своей части эластичный запирающий клапан, при помощи проволочных зажимов прикрепленный к трубчатому (сплюснутому по середине) рычагу 6 для прижимания э.тастичного клапана к оконцевателю. Рычаг 6 подвеской 7 и шарниром 8 соедипеи с водовпускной трубкой 4. К рычагу G тягой 9 прикреплен шарообразный пластмассовый поплавок 10 для регулироваиия уровня жидкости в сосуде 2. Водовпускная трубка 4 сверху снабжена резииовым переходииком 11, на который надета стеклянная мерная бюретка 12 для нзмерення колнчества поступающей в сосуд 2 жндкости. Мерная бюретка 12 закрыта сверху пробкой 13 с воздушником 14.

На крышке 3 прибора размеп1ена металлическая воропка 15, через которую пропущен образец 16, который покрыт с боков с.тоем эпоксндной смолы или слоем парафипа 17 для влагоизоляции. В испытываемый образец 16 вмонтированы термопары 18 и 19 для определения перепада температур в образце и термопара 20 для контроля температуры жидкости, впитываемой образцом. На верхнем холодном торце образца установлен водяной микрокалориметр 21 для определения величины теплового потока, протекающего через капиллярно-пористыр1 образец 16.

Над конической частью внутреннего герметического сосуда 2 расположен трубчатый электродвигатель для подогрева воды в этом сосуде, состоящий из керамической трубки 22 для намотки электроспирали 23. Температура воды фиксируется термопарой 24. При помощи зажимов 25 н 26 электроспираль закреплена на керамической трубке 22. Электропровода 27 пропущены через резиновые нробкн 28 и 29. Сосуд 2 установлен на эбоннтовой прокладке 30.

Предлагаемый нрибор работает следующим образом. Перед началом опыта исследуемый образец 16, представляющий собой су.хой капиллярно-пористый брус сечеиием 30X30 мм н длиной 140-150 мм, покрывается с боков слоем влагоизоляцин для нредотвращенпя испарения влаги, причем торцовые поверхности бруса остаются непокрытыми. Перед проведением опытов внутренний стеклянный сосуд 2 заполняют жидкостью (вода, керосин н т. д.) до тех пор, пока эластичный клапан 31 плотно не закроет лезвиеобразный оконцеватель 5 водовпускной трубки 4. Плотность закрытня кланана определяется по ypoBino жидкости в измерительной бюретке 12. После этого образец ннжним своим торцом стыкуется с поверхностью зеркала жидкости в сосуде 2, а воронка 15 заливается парафином нли другой более высокотемпературной влагоизоляцией.

После нанесения влагоизоляцни образец на расстоянии 5,130 н 150 мм от своего ннжнего торца зондируется игольчатыми термонара1ми 18, 19 и 20, которые служат для замеров темиературы и омического сонротивлеиня влажного образца. Указанные термонары во время опыта периодически присоединяются к ностоянного тока и таким образом определяется омическое сопротивление влажного образца, а по его показаниям и с помощью тарировочной кривой определяется влагосодержание образца.

Прн стационарном процессе впитывания жидкости образцом происходит постоянное восполнение жидкостной ваниы за счет действия авторегулятора, открывающего занирающий кланан. Используя мерную бюретку 12, через определенный иромежуток времени производят определенне количества жидкости, входящей в сосуд и вннтываемой испытываемым образцом для расчета величины нотока влаги, иснаряющейся с холодного торца образца.

Для нзмерения величины теплового потока, протекающего через поперечное сечение образца, на его холодный торец устанавливают водяной микрокалориметр 21. По перепаду температур между входящим и выходяп им потоком воды при ее постоянной скорости циркуляции онределяют количество тепла, прохо.;ящего через образец, но формуле

Q С,G(/„,,,,.-/„J -,

где С, - удельная изобарная теплоемкость

воды, ккал, кг-град; G - расход воды, кг/ч;

. - время опыта, ч; вых- температура водо, выходящей

из мнкрокалориметра, °С; Asx - температура воды, входящей в

микрокалориметр, °С.

К преимуществам предлагаемого нрнбора следует отнести высокую точность измерений за счет применения авторегулятора с лезвнеобразным водовнускным окоицевателе.м и эластичнььм запирающим устройством для капиллярной нодачи жидкости в ге)метический сосуд; проведение исследований в широком темнературном интервале, что обеспечнвается наличием электронодогрева жидкости, находящейся на стыке с образцом.

Пред м е т н з о б р е т е и н я

Прибор для оиределе п-1я тенлофнзическнх свойств капиллярнопорнстых материалов, содержащий герметичную стеклянную емкость с крышкой, в которой размещены авторегулятор уровня и приемная воронка для установки образца, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона измерений и повышения точности, внутри стеклянной емкости размещен герметичный стеклянный сосуд с подогревателем внутри него, а на крынь ке соосно с нриемной воронкой установлен микр окалориметр.

выход

SoSoi

/5