Устройство для определения теплопроводности расплавов солей Советский патент 1980 года по МПК G01N25/20 

() УСТРОЙСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ Изобретение относится к измерениям теплопроводности солевых расплавов при температурах до 1500 К и может быть использовано для определения теплопроводности жидких солевых смазок при горячей обработке металлов давлением, а также для научных иссле дований в области физико-химического анализа солевых систем. Известен способ определения тепл проводности жидкой солевой систеглл, заключающийся в измерении скоростей изменения температуры между источником тепла (стальной цилиндр мм мм), соприкасающегося основанием с тонким (около 1 мм) жидким солевым слоем, и противоположной сто РОНрй этого слоя, соприкасаклдегося с массивным холодным металлическим теплоприемником. Толщина слоя оценив ется по его площади и весу с учетом плотности расплавленной соли. Темпер туры теплоисточника и теплоприемника измеряются термопарами l. Недостатками способа являются: трудность математической интерпретации результатов измерений нестационарного температурного поля приблизительный характер оценки толщины со СОЛЕЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ РАСПЛАВОВ левого слоя, сложносх.ь техники измерений, что приводит к значительным погрешностям измерений, которые не поддаются оценке. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является термокондуктомётрический газоанализ атор, представляющий собой массивный металлический блок -с газовой камерой. В камере, через которую проходит газ, монтируется плечевой элемент, представляющий собой платиновую или вольфрамовую нить, растянутую между токовводами, которые смонтированы на изоляторах. Через нить пропускают электрический ток. Температура нити при заданном значении тока зависит от теплоемкости газовой среды в камере, вследствие чего изменяется электрическое сопротивление нити. Будучи вк.гш)ченным в электрическую дифференциальную мостовую схему, это устройство позволяет определить даже незн&чительные изменения в теплопроводности газовой смеси, протекающей через камеру, например, при газохроматографическом анализе 2. Недостатком устройства является то, .что на нити в любом ее положении невозможно зафиксировать определенное количество расплавленной соли. Кроме того, часть солевого расплава, задерживающегося на нити, так мала, что недостаточна для заметного изменения теплопроводности системы нить-солевая пленка-газ и для определения абсолютного количества соли в пленке весовым или другим методом.

Дель изобретения - повышение точности измерения теплопроводности солевых расплавов.

Указанная цель достигается тем, что плечевой элемент выполнен в виде лодочки из тонкой платиновой фольги, расположенной по горизонтальной оси цилиндрического гнезда,- таким образом, что между своей открытой частью и верхней боковой поверхностью гнезда образуется щелевой зазор.

В лодочку помещается исследуемый образец соли. Чтобы теплоотдача от образца определялась теплоемкостью соли и расплав не выливался, лодочка открытым концом подведена на минимальное расстояние (1-0,5 мм) к верхней стенке гнезда. При такой конструции тепловой поток направлен в основном от разогретой электрическим током платины через слой солевого расплава и тонкий газовый зазор к верхней стенке гнезда. Противоположные тепловые потоки слабее. Поэтому сопротивление платинового плечевого злемента существенно зависит от теплопроводности содержимого лодочки

Устройство (фиг. 1) представляет собой массивный корпус 1 из нержавеющей стали с горизонтсшьным цилиндрическим гнездом 2, в которое вставляется плечевой элемент 3. Последний состоит из крышки, изготовленной из нержавеющей стали 0 25 мм и толщиной около 20 мм, в которую через текстолитовый изолятор 4 введен нержавеющий токоввод 5. Другой Г-обраэный токоввод 6 закреплен в гнезде крышки 3. К токовводам приварена платиновая лодочка 7. Лодочка 7 (фиг.2 изготовлена из платиновой фольги 0,07-0,1 мм, ее общая длина около40-35 мм.Сжатые концы ее К и Квставлены в прорези токовводов и обварены Зазор между открытой ее частью и верхней стенкой гнезда минимартен (1-0,5 мм). Дно лодочки обращеHOS-ВНИЗ.

Устройство работает следующим образо л.

В лодочку 7 засыпается навеска соли. Плечевой элемент вставляется в гнездо 2 и подключается к схеме питания (фиг. 3). Последняя представляет собой мост переменного ток

два плеча которого RQ и R (плечевой элемент) низкоомны, а другие два плеча представляют собой два одинаковых резистора RH и R2 пере менный резистор R-, со шкалой. С помощью автотрансформатора Tp и мощного понижающего трансформатора Тп напряжение переменного тока (до 2,5В) подаетсяна мост. При достаточно большой величине тока, текущего через R соль достигает необходимой темпера0 TyfSJ. Вследствие аси /1етричного расположения рабочего органа плечевого элемента 7 в гнезде,основной тепловой поток, определяющий тегчпературу платиновой фольги, направлен через зазор к

5 верхней стенке, т.е. через слой соли. Тепловой поток от дна лодочки вниз значительно меньше благодаря большому воздушному промежутку между ней и нижней стенкой камеры 2. Таким обQ разом, сопротивление лодочки 7 определяется в основном теплопроводностью ее содержимого. По относительному изменению величины сопротивления R д при данном токе для разных солей можно судить об их теплопроводности;

Контроль за током, а. следовательно, и за температурой нагрева осуществляется вольтметром, откалиброванным предварительно в шкале температур. Индикатором баланса моста служит катодный осцилограф.

Предлагаемое устройство может быть использовано для подбора оптимальных композиций жидких солевых « смазок при горячей обработке черных и цветных металлов давлением.

Формула изобретения

Устройство для определения теплопроводности расплавов солей включающее мостовую электрическую схему питания, горизонтальное цилиндрическое гнездо в корпусе и платиновый

плечевой элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, плечевой элемент выполнен из платиновой фольги в виде лодочки, расположенной параллельно оси цилиндрического гнезда,

таким образом, что между своей открытой частью и верхней боковой поверхностью гнезда образуется щелевой зазор.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Шевченко М. П., Панкшкина И.Н. Сб. Металлургия и коксохимия, Техника 33, 1973.

2.Айвазов Б. В. Основы газовой хроматографии, М., 1977, с.104-107

(прототип).

J 4t

фие. 1

II

фиг г

«

(pufS