Поставленная цель достигается тем, что покрытие холодильника для создания одномерного теплового потока и датчик теплового потока выполнены в монолите из идентичного материала с равными термосопротивлениями, плсицадь чуэствительной поверхности датчика теплового потока составляет не более 0,01 площади рабочих поверхностей холодильника и нагревателя, а дишигетр образца составляет более двух диаг ютроз датчика теплового потока, причем отношение толщины образца к его ДйамеТру менее 0,2. На .чертеже изображен предлагаемый прибор для определения коэффициента теплопроводности, общий вид. Прибор содержит нагреватель 1, олодилькик 2 с датчиком 3 теплового потока, имеющим покрытие 4, держатель 5 Образца 6 исследуемого материала, T8t MonapbJ 7 в эластичных обкладках 8 я индикатор толщины образца (на чертеже не указан). Датчик 3 теплового потока с покры гкэм 4 прикреплен к поверхности холо дильника 2 и закреплен соосно с коло,2|1ильником 2. Покрытие 4 и датчик 3 выполнены в одном монолите и равньти по термосопротивлению с целью создання однородной по термическому сопро гийлению зоны по всей рабочей поверх ности холодильника для исключения ВЛИЯНИЯ краевых эффектов пс границе датчика теплового потока. Площадь чувствительной позерхност датчика 3 составляет менее 0,01 ,ян рабочей поверхности холодильника , чтобы измеряемый датчиком тепловой поток, пронизывающий исследуемый .образец б, не бьзл подвержен иска ениям вследствие боковых эффектов в образце при испытаниях различные по теплопроводностн материалов на разных температурных уровнях. Эта ве личина определена аналитически и подтверйсдена экспериментально. Диаметр образца б составляет боле двух диаметров датчика 3, а отношение толщины образца к диаметру образ ца - менее 0,2 с целью сохранения од Hofc-iepHocTH теплового потока, пронизы вающего образец б и датчик 3 Р Р личных режимах испытаний, Сооско с нагреваталем и холодильником установлен держатель 5 образца б исследуемого материала, на нижней и верхней поверхностяз: которого разме|цены термопары 7 з зластичных обкл ках 8« размер и геометрия последних идентичны поверхности холодильника и нагрэваталя. Спай каждой термопары расЪоложен в центре одной нз поверхьостей эластичной обкЛадки и помещен ка соответствующей поверхности обра ца. Термопары изготовлены из станда ной термоэлектродной проволоки, диа метр которой может быть 0,1-0,3 мм. улучшения теплового контакта сп ермопары с поверхностью исследуемого бразца термоэлектродная проволока в / бласти спая и далее до выхода из эластичной обкладки прокатана в тонкую ленту максимальной ширины и минимальной толщины, при этом толцина ленты, соответственно и используемой проволоки, вьшолнена равной 0,450,15 диаметра, а ширина - более трех диаметров термоэлектрода. Технологические испытания показали, что введенные соотношения должны быть вьтолненн, поскольку при развальцовке проволоки до толщины больигей указанной величины не происходит хорошего облегания спая эластичной обкладкой при сжатии с образцом и не достигается поставленная цель - увеличение точности измерений, а при развальцовке до толщины меньшей указанной величины теряются прочностные качества спая термопары. При этом ширина ленты должна составлять не .менее трех начальных диаметров проволоки . Устройство pa6oTcteT следующим образом. Образец б исследуемого материала 3 держателе 5 располагают между терг.юпарами в эластичных обкладках 8 и псйчещают в зазор регулируемой высоты между нагревателем 1 и холодильником 2 таким образом, чтобы, вопервых, спаи верхней и нижней термопар касались соответственно центра верхней и нижней поверхностей образца и, во-вторых, нагреватель, холодильник и образец бьши соосны. На нагреватель 1 от сети через стабилизатор и трансформатор подается напряжение. Одноаременно включается прокачка через холодильник 2 термостатнрованной жидкости, с помощью которой ocsщscr8ляeтcя таплоотвод от образца и задается те ушература его нижней поверхности. При достижении стационарного состояния, через 60-80 мин после начала работы,измеряются сигналы датчика теплового потока е и соединенных дифференциально термопар Ле, записываются показания индикатора толщины h , и коэффициент теплопроводности вычисляется ло расчетной формуле Ч, КдК гНвд /А е , Вт- (м.К) где «. - коэффициент датчика теплового потока, определяемый при градуировке прибора, Вт/{ ) ; К чувствительность термопары, МВ/К; h - м. Измеряемое,значение коэффициента теплопроводности относится к средней температуре образца, которая определяется как среднее арифметическое значение показаний верхней и нижней термопар; Чер,.°®(е, + е)/к,Кд,
где е , е - сигналы с верхней и нижней термопары, мВ.
Применение данного прибора для определения коэффициента теплопроводности на плоских образцах в стационарном режиме позволяет:
увеличить точность измерений за счет соблюдения относительных размеров образца и используемого датчика теплового потока, вьтолненного в монолите с охранным покрытием с равным те1 «ическим сопротивлением, а также за счет устранения влияния контактных те1 ических сопротивлений на измерение входящей в расчетную формулу разности температур при помощи тонких ленточных термопар снизить погрешность измерений до 1 4 %;
расширить диапазон измерения коэф:фициента теплопроводности от 0,03 Вт/м-К до 5,0 Вт/МК за счет конструктивных особенностей и соблюдения относительных размеров прибора.
Формула изобретения
Устройство для определения коэффициента теплопроводности на плоских образцах в стационарном режиме,содержащее нагреватель, холодильник, датчик теплового потока, держатель образца исследуемого материала,ленточные термопары в эластичных об клсщках установленные соосно, и индикатор толщины образца, причем датчик теплового потока приклеен к рабочей поверхности холодильника и выполнен с покрытием холодильника для создания однсшерного теплового потока, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и расширения диапазона измерений, покрытие холодильника для создания
0 одномерного теплового потока и датчик теплового потока выполнены- в монолите из идентичного материала с равными териосопротивленнями, площадь чувствительной поверхности датчика
5 теплового потока составляет не более 0,01 ш1О1)}адей рабочих поверхностей холодильника и нагревателя, а диаметр образца должет быть более двух диаметров датчика теплового потока,причем отношение толщины образца к его .диаметру должно составляеть менее .
Источники нйформации, принятые во внимание при экспертизе
5 1. Осипова В.А. Экспериментгшьное исследование процессов теплообмена. М.-Л., Энергия, 1964, с.7-60.
2. Геращенко О.А. Основы теплометрии. Киев, Наукова думка, 1971,
с.155-156.
YZZZZZZA
ШШшрШ
.Ч -С - - - ,, J J - - - уууИ
г/х/хх/х/ху///.
