Способ определения коэффициента теплопроводности газов Советский патент 1979 года по МПК G01N25/18 G01R17/10 

Изобретение относится к области теплофизики и может быть использовано при определении теплофизических свойств газов.

По существующим способам экспериментального определения коэффициента теплопроводности газов, как стационарным, так и нестационарным, измерения проводятся в покоящемся газе при наличии двух поверхностей теплообмена, ограничиваюЕдих слой исследуемого газа и имеющих различные температуры 1.

Этим способам присущи два существенных недостатка: наличие двух поверхностей теплообмена, имеющих различные температуры, и прозрачность газов для теплового излучения приводят к тому, что тепло передается через слой газа не только кондукцией, но и излучением; в неизотермическом слое газа легко возникает естественная конвекция, которая в ряде случаев трудноустранима и может существенно исказить результаты измерений .

Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является способ определения изобарной теплоемкости газов, заключающийся в том, что эталонный и исследуегФ й газы поочередно пропускают через подогреваемую электрическим током металлическую трубку и измеряют разности сопротивлений входного и выходного участков трубки, по которым опредепшот теплоемкость газа 2. Изменение распределения температуры по длине трубки при протекании газа может быть получено из решения системы уравнений теплового баланса для трубок.

Однако этот способ не точен при определении коэффициента теплопроводности .

Целью изобретения является снижение погрешностей при определении теплопроводности газов.

это достигается тем, что изменяют расход эталонного и исследуемого газов и находят максимальные величины разности сопротивлений участков трубки.

Способ основан на том, что при определенной скорости потока распределение температуры по длине трубки зависит только от коэффициента теплопроводности газа и не зависит от скорости потока и других свойств газа. На чертеже показано устройство

для реализации способа. Две тонкостенные металлические трубки 1, впаянные в массивные токопроводы 2, служат для пропускания по ним газа. Диаметр трубок« 1 мм. К трубкам припаяны провода 3 так, что половинки трубок являются плечами из мерительного моста. Для подогрева используется цепь с источником тока 4, Газ в трубки 1 подают таким образом, что он протекает через них в противоположных направлениях. Увеличивают расход газа через трубки. Относительный баланс моста при этом вначале возрастает, а затем начинает убывать. Находят максимальную величину разности сопротивлений учатков трубки, т.е. максимальный разбаланс моста. Те же операции проделыва1от ранее и с эталонным газом. По отно1аению максимальных разбалансов моста измеренных для обоих газов, и извест ной теплопроводности эталонного газа определяют теплопроводность исследуе мого газа. Для определения температурной зависимости теплопроводности измерительный прибор достаточно протарировать по одного эталонному газу при разных температурах. Для определени коэффициента теплопроводности производят тарировку прибора на втором эталонном газе. В расчетные формулы способа не входят радиационные потоки тепла через исследуемый газ, поэтому в эт способе не требуется введения попра вок на теплообмен излучением. Исклю чается влияние конвекции на результ ты измерения, так как диаметр трубо мал и скорость конвективных токов. если они возникают, много меньше скорости потока. Время, затрачиваемое на измерение теплопроводности при заданной температуре, составляет около 10 мин, так как инерционность измерительного прибора невелика 10 сек, время измерения определяется временем отыскания максимума разбаланса моста и не превышает 5 мин. Способ может быть применен для измерений теплопроводности газов в широком диапазоне температур и давлений, возможно, также при высоких температурах. Формула изобретения Способ определения коэффициента теплопроводности газов, заключающийся в том, что эталонный и исследуемый газы поочередно пропускают через подогреваемую электрическим током металлическую трубку и измеряют разности сопротивлений входного и выходного участков трубки, по которым определяют коэффициент теплопроводности, отличающийся тем, что, с целью снижения систематических погрешностей, изменяют расход эталонного и исследуемого газов и находят максимальные величины разности сопротивлений участков трубки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цедерберг Н. В. Теплопроводность газов и жидкостей. М., 1963, с. 48-95. 2.Груздев Б. А., Шумская А. И. Определение изобарной теплоемкости. ИФЖ, 13, № 1, 1967.