Устройство для определения коэф-фициЕНТОВ ТЕплОпРОВОдНОСТи и ТЕплО-ВОй АКТиВНОСТи СТРОиТЕльНыХ пОлиМЕР-НыХ МАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к устройстп вам для измерения теплофизических свойств строительных полимерных материалов. Известен плоский прибор для определения коэффициента теплопроводности методом пластины. Прибор состоит из теплоизолирован ного корпуса с размещенными внутри него основным электронагревателем, плоским испытуемым образцом и водяным холодильником с проточной водой Прибор снабжен термопарами, позволяющилет контролировать температуру поверхности образца, а также величин тепловых утечек. Для устранения утечек тепла в приборе и юются охранные нагреватели - боковой компенсационны и нижний защитный 1. Недостатками прибора являются: возможность определения только одного теплофизического показателя материала - коэффициента теплопроводности ;, невозможность измерения коэффициента теплопроводности нескольких образцов одновременно; громоздкость, вызванная наличием охран ных приспособлений; наличие охлаждаю щей ВОДЫ; значительная длительность эксттеримента. Наиболее близким к изобретению является устройство для определения коэффициента теплопроводности. Устройство представляет собой два блока из высокотеплопроводного материала, которые являются нагревателем и холодильником, приведенных жестко в тепловой контакт с горячими и холоднымк (разноименными) спаями термоэлектрической батареи, что и обеспечивает прохождение теплового потока через образец, находящийся между блоками, без дополнительного термостатирования спаев 23Однако данное устройство характеризуется невозможностью измерения образцов различной толщины без проведения специального демонтажа для замены и дополнения необходимых деталей, что существенно ограничивает область применения прибора. Цель изобретения - расширение возможности проведения измерений образцов различной толщины, а также возможности проведения измерений нескольких образцов одновременно. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем съемный теплоизолированный корпус с вкладышами, внутри которых размещены теплопроводы, обеспечиваквдие прохождение теплового потока через образцы, радиатор, термоэлектрическу батарею, холодильник, нагреватель и измерительные элементы, теплопроводы выполнены в виде гибких пружин расположенных в отверстиях вкладышей и находящихся в тепловом контакте с радиатором горячих спаев термоэлектрической батареи и нагревателем. Благодйря введению в конструкцию гибких теплопроводов из высокотеплопроводнйго материа1ла в виде пружин, которые, сжимаясь и растягиваясь, постоянно обеспечивают тепловой контакт горячих спаев с нагревателем и обеспечивают прохождение теплового потока через образцы, размещенными между ним и холодильником образцы могут быть различной толщины или их может быть размещено сразу несколько.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство представляет собой прямоугольной фор№л теплоизолированный корпус 1 с размещенными внутри него теплоизолирукздими вкладышами 2 , в которых имеются отверстия для прохождения теплопроводов 3 в виде гибких пружин, термоэлектрической батареи 4, собранной из стандартных модулей с радиатором 5 на горячих спаях, тепловой панелью-холодильником б и тепловой панелью-наревателем 7, между которыми размещены эталонный образец 8 и испытываемый 9, а также измерительные элементы 10. Радиатор, обе тепловые панели и теплопроводы выполнены из высокотеплопроводного материала. Тепловой контакт между нагревателем теплопроводами и радиатором осуществлен посредством пайки. Крепление холодильника, термоэлектрической батареи и радиатора механическое.

Определение коэффициента теплопроводности основано на методе стгадионарного теплового потока чере пластину с использованием эталонного образца.

При снятом корпусе 1 между холодильником 6 и нагревателем 7 заклдываются эталонный 8 и испытываеьилй 9, а возможно и несколько испытываемых образцов. На поверхности образцов между собой, холодильником 6 и нагревателем 7 закладываются измерительные элементы - пленочные тер мометры 10 сопротивления, после чего вся. сборка помещается в корпус 1, а на радиатор 5 устанавливается груз для обеспечения плотного прилегайия образцов и тепловых панелей. Включается tiHrauae термоэлектрической батареи 4 и по достижении стационарного теплового режима производятся замеры температуры на поверхности образцов, а затем по известному коэффициенту теплопроводности эталона 8, значениям температуры поверхностей образцов и в зависимости от их толщяны без замера теплового потока определяется коэффициент теплопроводности испытываемого образца 9. Для замены ис.пытываемого образца 9 достаточно вынуть всю сборку из корпуса 1, растянуть гибкие пружины 3 и новые образцы заложить взамен исшагганных, не прибегая к демонтажу прибора.

В случае использования указанного прибора для определения коэффициента тепловой активности необходидю снять корпус 1 и всю сборку с теплоизолирукнцими вкладышами 2 установить тепловой панелью-нагревателем 7 На испытуемый образец, предварительно поместив между ними измерительный элемент 10 (пленочный термометр сопротивления) , а затем на радиатор поставить груз. Включить питание термоэлектрической батареи 4 и, получив стационарный тепловой режим, определить коэффициент тепловой активности испытываемого образца по стандартной методике.

Таким образом, изобретение позволяет производить измерение коэффициентов теплопроводности и тепловой активности образцов различной толщины, а также по несколько образцов одновременно с высокой точностью и надежностью за сравнительно короткий промежуток времени без демонтажа узлов прибора как в исследовательских и заводских лабораториях, так и непосредственно в цехах по контролю теплофизических параметров на выходе готовой продукции, что в конечном счете значительно снизит процент брака.

Формула изобретения Устройство для определения коэффициентов теплопроводности и тепловой активности строительных полимерных материалов, содержащее теплоизолированный корпус с вкладышами, внутри которых размещены теплопроводы, обеспечивакмцие прохождение теплового потока через образща, радиатор, термоэлектрическую батарею, холодильник, нагреватель и измерительные элементы, о т л ич а ю щ е ее я тем, что, с целью расширения возможности проведения измерений образцов различной толщин и обеспечения возможности проведени измерений нескольких образцов одноBpet HHO, теплопроводы выполнены в виде гибких пружин, расположенных в отверстиях вкладышей и нгисодящихся В тепловом контакте с радиатором горячих спаев термоэлектрической батареи и нагревателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ливень А.Н. и др. Теплофизйческие свойства полимерных материалов. Справочник, Киев, 1976, с. 26-28.

2. Авторское свидетельство СССР I 463048, кл. G 01 N 25/18, 1975 (прототип).