Устройство для измерения теплопроводности твердых тел Советский патент 1978 года по МПК G01N25/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ти по сравнению со случайной погрешностью ее иэ лерения и дает возможност сравнивать данные по теплопровадности полученные в разных v лабораториях, для одних и тех же веществ и материалов . На чертеже показано предложенное устройство для измерения теплопроводности, продольный разрез. Устройство содержит вакуумную камеру 1, помещенную в криостат 2, заполненный криогенной жидкостью. Камера находится в тепловом контакте с теплообменником 3, к которому креаятся тепловой экран 4 с намотанными на него нагревателями 5 и образец б с установленными в держателях термометрами 7. На нижнем конце образца смонтирован нагреватель 8. Между образцом и тепловым экраном включены дифференциальные термопары 9. На внутренней поверхности теплового экрана укреплены ширмы 10, а на его нижнем концевтулка 11с резьбой, на которую навинчивается гайка 12. Тепловой экран 4 представляет собой цилиндрический стакан, разрезанный по образующей на две симметричные части. Закрепленные перпендикулдр но на его внутренней поверхности ширмы 10 выполнены из материала с высоко теплопроводностью (например из меди или серебра) и имеющие с ним хороший тепловой контакт, чтобы в процессе : измерения теплопроводности температур каждой ширмы была равна температуре теплового экрана в месте ее крепления к нему. Поверхность ширм и внутренняя поверхность экрана отполированы и на них нанесено блестящее неокисляющееся покрытие (например, из никеля или хрома) , Ширмы представляют собой тонкие, примерно 0,2 мм толщины, пластины в форме полудиска с диаметром, равным внутреннему диаметру теплового экрана. По центру диаметрального разреза ширмы имеется выточка в виде полудиска с диаметром не более чем на 1 мм превышающим диаметр образца 6, но таким, чтобы при сборке теплового экрана-не было теплового контакта меж.цу образцом и ширмой, за счет их касания. Прикрепленная снизу к тепловому экрану втулка также разрезана по образующей. Смонтированные на внешней поверхности теплового экрана 4 нагреватели 5 состоят из двух секций, каж дая из которых находится на одной и той же высоте. Тепловой экран 4 и образец 6 крепятся коаксиально. Устройство для измерения теплопро водности работает следующим образом. После сборки устройства и охлажде ния образца и экрана до минимальной температуры с помощью криогенной жидкости, заливаемой в криостат 2, вакуумная рабочая камера 1 откачивается до давления рт.ст, Включается нагреватель 8 и по истечении некоторого времени по образцу б устанавливается стационарное распределение температуры, которое поддерживается выделяющимся теплом нагревателя 8 и теплостоком от теплообменника 3 в криогенную жидкость, а измеряется термометрами 7. Такое же стационарное, распределение температуры устанавливается по длине теплового экрана 4, температура которого регулируется нагревателями 5 и дифференциальными термопарами 9, включенными в систему автоматического регулирования температуры. Как и в известной конструкции, за счет этого исключается составляющая потерь мощности на тепловое излучение в перпендикулярном направлении от Образца к тепловому экрану. Наличие ширм 10, находящихся на расстоянии О,2-1,О см друг от друга и от образца и имеющих температуру, близкую к температуре элементов поверхности образца, сводит к минимуму тепловые потери на излучение мощности от образца к тепловому экрану в направлении, отличном от перпендикулярного. За счет этого существенно уменьшается систематическая погрешность измерения теплопроводности по сравнению со случайной погрешностью ее измерения. Формула изобретения Устройство для измерения теплопроводности твердых тел, содержащее расположенную в криостате вакуумную рабочую камеру с закрепленным на ней теплообменником, установленные в камере цилиндрический тепловой экран с нагревателями, закрепленные на образце термометры и нагреватель, и дифференциальные термопары, включенные между .образцом и тепловым экраном, отличающеес я тем, что, с целью уменьшения систематической погрешности измерений, на внутренней поверхности теплового экрана перпендикулярно ему закреплены на расстоянии от 0,2 до 1,0 см высокотеплопроводные, например медные, ширмы, находящиеся в тепловом контакте с экраном в месте их крепления к нему. Источники.информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Н.В. Березникова и др., Сб, Физико-механические и теплофизические свойства металлов и сплавов . Н., 1976. Наука Изд .-во l.a.q.Hust,T.L.PoweEe,and r.H.WeitzeE; : heffflaE Cortdudivily Standart Malei-iaPs 4 toSOOK.D.Arttico Омм: DrtcEudittd Rppanatus Cescr piion and (Еубй...Research Noit .Bur.6toind, l970, 74A,W 5, 673-690.