Устройство для определения теплопроводности материалов при высоких температурах Советский патент 1979 года по МПК G01N25/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛШР СВОДИ ОСТИ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Изобретение относится к средствам и системам контроля и измерения параметров теплофизических свойств материалов в литейном производстве и является усовершенствованием авт.св. № 351147, КЛ. G 01 Ы 2ё/18. В устройстве по основному авт. св. № 351147. КЛ. G 01N 25/18, содержащем печь, ограниченную экраном и оболоч кой термостабилизирующего охлаждения, и экранированный блок с изоляционной оболочкой, снабженной эталонными нагревателями и термометрами сопротивления, изоляционная оболочка снабжена держателями образца, расположе шыми в горизонтальной плоскости и разделяющими эле- менты печи и блоки симметрично по теп- лофизическим свойствам Tlj. Недостатком известного устройства является невозможность определения теплопроводности материалов, .имеющих незначительное отличие по химсоставу. Устройство не позволяет фиксировать изменение теплопроводности в зависимости от незначительных изменений химсостава при вводе добавок. Цель предлагаемого изо фетения - повышение чувствитепьнсхзти и точности измерений теплопроводности материалов. Для этого оно снабжено дополнительной тёрмостатирующей оболочкой с нагревателем, термочувствительным элементом и кюветой, причем нагреватели подключены к источнику питания последовательно, а термочувствительные элементы к системе регистрации - дифференциально. На фиг. 1 показаны осесимметричныё ячейки, вьшолненныё идентично в конструктивном отношении; на фиг. 2 - диаграмма работы устройства. Осесимметричиые ясчейки содержат основную и дополнительную кювету 1 и 2, соответственно. Плоские цилиндрические образцы из этих материалов заключены в термостатирукяцие оболочки 3 подогрв-вай ые источниками 4 тепла. Над кюветами разметень термочувствительные элементы 5. Измерительные. ячейки включают холодильники 6, расположенные, над термочувствительными элQvIeнтaмн. На термостатирукяцие оболочки надеты вольфрамовые экран з1 7, окруженные натревателями 8, Нагреватели пометень в керамические оболочки 9, которые удерживают молибденовые экраны 10. Обе ячейки конструктивно заключены в водоозслаждаемую рубашку 11. Термочувствительные элементы включены дифферен.циально в схему на лерительного моста 12, выход которого подсоединен к регистрирующетлу прибору 13. Устройство снабжено блоком 14 питания источников теплового потока. Работа предлагаемого устройства происходит следукяцим офазом. В кювету 1 помещают исследуемый образец, а в кювету 2 - офазец с известнымк теплофизическими свойствами (например, образец с низкой тепяопроводН(стью из сосны или A,). Для устранения побочных тепловых воздействий и для создания однородного теплового потока, воздействуют егона .термочувствитель ные эп&лекты 5, предварительно осущест вляют подогрев кювет 1 и 2 с помощью источников 4 тепла. После вьфавнивания температурных полей в обеих ячейках блок питания источников теплового потока с заданной постоянной мощностью фор мирует мощные импульсы тепла Q Q , которые создавая тепловые потоки Q Q, пронизывайэт обе кюветы с образца- ми, и, воздействуя на термтзчувсТвительные элементы 5, поглашаютЬй Х)гцаюй ни ками 6. С целью уст анения влияния элек тромагнитных полей нагревателя, на термостат1фующие оболочки 3 надеты вольфрамовые экраны 7. С помощью Нагревателей 8 в ячейках поддерживается заданнай температура порядка ЗОО-15ОО К Керамические оболочки 9 устраняют потерй тепла при проведении опЬтта, повыщая КПД нагревателей. Молибденовые экраны 1О отражают тепловые потоки, излучаемые нагревателами, тй предохрани ют керамические оболоч1ш от ра13рушения Проходящие через термочувствительные элементы тепловые потоки Qj. Q измё:няют величину их внутреннего сопротивления в за зисим ости от рассеивающей способности образцов, заключешгых в кюветы. В результате изменяется ток в диагонали измерительного моста 12, который регистрируется измерительным прибором 13, шкала которого проградуирована относительно известных по теплопроводности материалов. Работа предлагаемого устройства иллюстрируется записью на диаграммной ленте, изображенных на фиг. 2 (кривые 1 и 2), отражающих взаимодействие тепловых потоков в системах медь-сосна и мельхиор-сосна, соответственно. На этих кривых выделены участки стационарной теплопроводности, которые отражают соотнощениё коэффигшентов теплопроводности Л и Л2 двух веществ (меди и мельхиора) к третьему материалу (сосне) , обладающему весьма низкой теплопроводностью, Применет ие дополнительной ячейки по одяет с достаточной точностью компенсировать посторонние тепловые воздействия на термочувствительные устройства, что дает возможность определять теплопроводность веществ, мало отличающихся друг от друга по химическому составу. Предлагаемое устройство позволяет изучать влияние механических дефектов, .таких как пористость, инородные вклю чения и др., на теплофизическйе свойства. Кроме того, устройство дает возможность исследовать теплофизическйе свойства композиционных материалов. Формулаизобретения Устройство для определения теплопроводности материалов при высоких темпёратурахпоавт,св.№3511479 отличаю щ е е с я тем, что, с целью повытаевяя точнасти, оно снабжено допоинительйой термостатирукнней оболочкой с нагревателем, тер.-, мочувствительным элетлш1том я кюветой, прйчет.1 нагреватели подключены к источнику питания последовательно, а термочувствйтёльнвте энементы к системе регистрации - дифференциально. ИстоЧники информации, npkaaTue во внимание пря 1. Авторское свидетельство СССР № 351147, кл. Q 01N 25/18, 1970.

. -66 -/-- / -6- г - --б:| -j| я я н h n ff n n ff n n n ,ffK

.-A

,. o. O о . e Or о о--о;

°;;°л- :°-: -яЛ-° ч -:у°

у и u u ц ana и и у и у у ч ц Ki : 5:l -yf-n :- L - :-1 :

/

фиг.. / М.г/а, 2 Зона 1/станови6шеИ focg равновесия 36 ,0 , ,if8 52 ,56 ,60 (мин}