Устройство для измерения теплофизических свойств материалов и изделий Советский патент 1980 года по МПК G01N25/18 

1

Изобретение относится к той области физических исследований свойств материалов, где требуется обеспечение хорошего контакта испытуемого образца с чувствительным элег/ ентом, и 5 может быть использовано, например, в приборах для теплофизических измерений.

В существующих устройствах для измерения теплопроводности, температу- Ю рбпроводности, теплового сопротивления опыт проводится на образцах правильной геометрической формы, таких как пластина, цилиндр, шар, а в практике часто встречаются случаи, когда 15 невозможно изготовить образец требуемой формы, или механическая обработка приводит к изменению физических свойств материала i .

Ближайшим по техническому решению 20 является устройство для измерения теплопроводности 2. Работа устройства основана на сравнительном методе измерения теплопроводности и заключается в том,- что образец и кон- 25 тактирующий с ним тепломер помещаются между массивными теплопроводящими блоками, которые являются источником и приемником теплового потока. Тепло проводность определяют, измеряя в 30

квазистационарной, стадии термоприем никами, расположенными в блоках, перепады температур на образце и тепломере. Предварительно в градуировочных опытах на эталонных образцах определяют тепловую проводимость тепломера.

Иэмерё1ния проводятся на образцах в виде дисков толщиной 1-10 мм и диаметром 30 мм. В приборе используются жесткие плоские контактные поверхности. При проведении измерений на образцах с криволинейными контактными поверхностями между образцом и контактными поверхностями блоков возникает контактное тепловое сопротивление, приводящее к недопустимому увеличению погрешности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений теплофизических свойств материалов и изделий , на образцах с криволинейными контактными поверхностями.

Поставленная цель достигается тем, что контактные поверхности источника и приемника теплового потока выпол нены в виде заключенного в обойму большого числа теплопроводящих элементов с пазами, например, пластин, :стержней, концентричных колец, имеющих между собой тепловую связь и установленных на эластичную прокладку с возможностью перемещения в осевом направлении в пределах длины пазов, которые пронизывает трубка с термоприемником. На фиг. 1 показано устройство для .измерений теплофизических свойств материалов и изделий; на фиг. 2 контактные поверхности. Устройство содержит медные блоки, из которых верхний 1 с нагревателем 2 является источником, а нижний 3 приемником теплового потока, контакт ные поверхности 4, между которыми помещен образец 5, механизм осевого перемещения 6, основание 7 и наружные верхнее 8 и нижнее 9 кожухи. Контактные поверхности содержат медную обойму 10, 15-20 медных пластин 11, плотно прилегающих друг к другу, трубку 12 с термоприемником 1 проходящую в пазах 14 пластин и отверстиях блоков, эластичную прокладку 15, тепломер с рабочим слоем 16 и эпоксидной смолы и термоприемниками 17, измеряющими перепад температуры на рабочем слое. Устройство для измерения теплопро водности работает следующим образом. Верхний блок с помощью механизма осе вого перемещения поднимается на 4060 мм и нагревателем перегревается н 5-10 К относительно нижнего блока. Н контактные поверхности испытуемого образца и блоков наносится тонкий слой контактной смазки (густого масл для уменьшения тепловых контактных сопротивлений, и образец помещается на контактную поверхность нижнего блока. На образец опускается верхний блок, и под действием его веса пластины контактных поверхностей устанав ливаются в соответствии с кривизной контактных поверхностей образца. Эла тичная «прокладка между пластинами и обоймой обеспечивает равномерное при легание пластин по всей площади образца. В качестве эл астичной проклад киможно использовать густую смазку, пористую резину, жидкость в тонкой резиновой оболочке и т.д. После уста новления в образце квазистационарного теплового потока измеряются перепады температур на образце и тепломере. По измеренным перед опытом гео метрическим параметрам образца и полученным перепадом температур рассчитывается теплопроводность. Возможно различное выполнение контактных поверхностей с различными типами подвижных элементов, например, в виде: а) - пластин, б) - стержней, в) - концентричных колец, которые применяются в зависимости от имеющейся кривизны контактной поверхности исследуемых образцов. Итрих-пунктирными линиями показано расположение трубок, проходящих в пазах элементов. Применение устройства позволит проводить измерения теплофизических свойств без увеличения погрешности за счет макронеровностей контактных поверхностей образцов из материалов и изделий, когда невозможно изготовление образцов правильной геометрической формы. Возможно использование устройства и в других областях тепловых и температурных измерений. Формула изобретения 1.Устройство для измерения теплофизических свойств материалов и изделий, состоящее из источника с нагревателем и приемника теплового потока, термоприемников, механизма осе вого перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений на образцах с криволинейными контактными поверхностями, контактные поверхности источника и приемника теплового потока выполнены в виде заключенного в обойму большого Числа теплопроводящих элементов с пазами в форме пластин, имеющих между собой тепловую связь и установленных на эластичной прокладке с возможностью перемещения в осевом направлении в пределах длины пазов, через которые проходит трубка с термоприемником. 2.Устройство поп. 1,отли-. чающееся тем, что теплопроводящие элементы с пазами выполнены в виде стержней. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплопроводящие элементы с пазами выполнены в виде концентричных колец. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М-Л., Энергия, 1964, с. 91-124. 2.Инженерно-физический журнал, т. XXIX, № 4, 1975, с. 613-619 (прототип) .

8