Устройство для определения коэффициента теплопроводности материалов

 

ОП И САНИ Е

ИЗОЫРЕт Ен ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

347643

Саюэ Советскит

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.Х1.1970 (№ 1489782/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10.VIII.1972. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 05.Х.1972

М. Кл. С 01п 25/18

Комитет AO делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 536.222(088.8) Авторы изобретения

В. Г. Федоров, О. А. Геращенко и Б. П. Шубенко

Киевский технологический институт пищевой промышленности

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области теплофизических измерений.

Известны устройства для определения коэффициента теплопроводности материалов, содержащие две термостатированные камеры с термопарами, установленными в их днищах, контактирующих с измеряемой средой.

Цель изобретения — одновременное определение теплоемкости и температуропроводности, а также устранение термических сопротивлений воздушных прослоек.

Это достигается тем, что устройство снабжено тепломерами, установленными в плоскостях расположения термопар, а держатель образца выполнен в виде герметичного пластикового пакета, внутри которого помещены разжимные валики, соединенные с проходящей через сальниковое уплотнение в стенке пакета штангой.

На фиг. 1 показано предложенное устройство; на фиг. 2:график, разъясняющий определение теплофизических характеристик.

Устройство содержит три микрометрических устройства 1, между которыми расположены две плоские термостатированные камеры 2 с патрубками для подвода и отвода термостатируемой жидкости и датчиков 8 теплового потока и температуры, вмонтированных в днище камер. Между камерами установлены отжимные пружины 4, а между днищами термостатированных камер — пакет 5, внутри которого вставлены передвижные разжимные валики б с приводной штангой 7, проходящей через сальниковое уплотнение в пакете 5.

5 Устройство работает следующим образом.

Прозрачный пакет 5 с разжимными валиками б и штангой 7 заполняют испытуемой жидкостью, при этом из него удаляют воздушные пузыри, что проверяют визуально.

10 Пакет размещают между днищами камер, имеющими полированные поверхности, после этого возвратно-поступательными движениями штанги 7 и валиков б прижимают стенки пакета к камерам, устраняя воздушные прослойки

15 между поверхностями пакета и камерами. .Валики выводят в крайнее положение за пределы камер, после чего микрометрическими винтами устанавливают точное значение толщины слоя (три точки — наименьшее количе20 ство опор, позволяющее гарантировать параллельность).

Термическим сопротивлением и емкостью пластикового пакета можно пренебречь, а при измерениях в тонких слоях жидкости учесть

25 расчетным или опытным путем.

Термостатнруемыс камеры с патрубками для подвода рабо пгх сред (холодной, горячей) включают в контуры термостатов так, чтобы обеспечить направление теплового потока че30 рез слой сверху вниз, что предотвращает кон347643 вективные токи в исследуемой жидкости.

Входящий и выходящий из слоя тепловые потоки замеряют датчиками „3, например, состоящими из большого числа дифференциально включенных термоэлементов, сигнал которых пропорционален тепловому потоку через датчик.

Одновременно датчиками температуры измеряют перепад температуры на поверхности слоев испытуемой жидкости. Датчики заранее градуируют по известному тепловому потоку.

В момент 8 равенства Явх-= Q„„наступает установившийся тепловой режим, и по этому значению Q, площади F датчика, толщина слоя б и температурному перепаду At определяют коэффициент тепло проводности жидковт сти, м.град

Q, Ь

F-At

Затем тепловой режим верхней камеры меняют так, что тепловой поток Q„, например, увеличивается до значения 9. С этого момента наступает переходный режим Явх) живых и разница между ними расходуется на изменение энтальпии цилиндрического слоя жидкости, объемом V=OF, находящегося между датчиками. Окончание переходного процесса

ФИКСИРУЕТСЯ PBBPHCTBOM Явх= Явых В MO мент 9.

Разность Явх и живых за время переходного процесса, отнесенная к приросту средней температуры слоя И и к объему цилиндра дает

Д)К значение теплоемкости, м .град

С=

V Ы

В этой формуле Q усредняется по моменту 10 переходного процесса, дж:

Q = J (Q-+ Q.,) 1 . н

Числитель этого выражения представляет площадь 11, замкнутую между линиями

H Q2ых, H ОПРЕДСЛЯЕТСЯ, НаПРИМЕР, ПЛЯНИМЕТ рированпем, где т и т< — время начала и конца переходного процесса. В новом установившемся режиме получают второе значение коэффициента теплопроводности (при другой

BT средней темпера гуре слоя), м.град

) Q2

F М

Таким образом, из одного опыта получают два значения теплопроводности в начальный и конечный период и по одному значению теплоемкости и температуропроводности, которую

М2 рассчитывают по формуле, 20 сек а= л+к

Предмет изобретения

Устройство для определения коэффициента тепло проводности материалов, содержащее две термостатированные камеры с термопарами, установленными в их днищах, контактирующих с измеряемой средой, отличающееся тем, что, с целью одновременного определения теплоемкости и температуропроводности, а также устранения термических сопротивлений воздушных прослоек, оно снабжено тепломерами, установленными в плоскостях располо40 жения термопар, а держатель образца выполнен в виде герметичного пластикового пакета, внутри которого помещены разжимные валики, соединенные с проходящей через сальниковое уплотнение в стенке пакета штангой.

347643

Фиг.2

Составитель В. Агапова

Техред Л. Куклина

Редактор Т. Рыбалова

Корректор В. )Колудева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3219/6 Изд. № 1348

Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5