Устройство для определения теплопроводности дисперсных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДИСПЕРСНЫХ MATEPilAЛОВ , срдержащее нагреватель, реостат. датчик и регистратор температуры, блоки времени, согласования и измерительных приборов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности измере- НИИ теплопроводности материалов, изменяющих фазовое состояние при изменении температуры, нагреватель и датчик температуры в контакте установлены на зонде, при этом нагреватель соединен с реостатом и блоком времени через блок измерительных приборов, а датчик температуры соединен через блок согласования с регистратором температуры. 2.Устройство, по п. 1, от л ичающееся тем, что зонд .выполнен из электроизоляционного мате (Л риала, теплопроводность которого по крайней мере на порядок меньше теплопроводности исследуемого материала . 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагреватель выполнен ленточным. Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYEiËÈH (19) (11) 3(51) (01 Х 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

uz.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21)2963962/18-25 (22)25.07.80. (46)23.12.83. Бюл. )) 47 (72)A.Н. Нагибин,.Е,B. Старов и A.È. Ширинская (71)Харьковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства и Украинский научно-исследовательский институт природных газов (53) 536. 6 (088. 8) (56)1. Чудновский A.Ô. Теплообмен в дисперсных средах. N., 1954, с. 188-200.

2. Любимова Е.A. Теплофизические исследования горных пород. — В кн.:

Геотермические исследования. М., 1964, с. 140-161 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее нагреватель, реостат, датчик и регистратор температуры, блоки времени, согласования и измерительных приборов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений теплопроводности )латериалов, изменяющих фазовое состояние при изменении температуры, нагреватель и датчик температуры в контакте установлены на зонде, при этом .нагреватель соединен с реостатом и блоком времени через блок измерительных приборов, а датчик температуры соединен через блок согласования с регистраторогл температуры.

2. Устройство. по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что зонд .выполнен из электроизоляционного материала, теплопроводность которого по крайней мере на порядок меньше теплопроводности исследуемого материала.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что нагреватель выполнен ленточны(л.

1062585

Изобретение относится к технике определения тепловых величин, в част ности для определения теплофизических параметров дисперсных материалов, например, шахтных и закладочных материалов, формовочных смесей и мерзлых грунтов.

Известно устройство для определения теплопроводности дисперсных сред, в том числе почвогрунтов, горных пород, шахтных и закладочных материалов,10 зондовым методом, включающее нагревательный зонд, измерительные приборы, датчик температуры. Причем в качестве датчика температуры применена термопара с выходом на гальвано- 15 метр, регистрирующий температуру с необходимой точностью и способный работать только в лабораторных условиях (1) .

В испытуемую среду внедряется источник тепла — зонд, при этом ведется либо учет количества тепла, питающего зонд, либо учет изменения температуры в среде вокруг зонда или внутри материала, заполняющего зонд. Это устрой- 5 ство применимо, когда нельзя нарушать структуру материала взятием пробы на анализ, но когда допустимо небольшое изменение структуры, обусловленное внедрением зонда.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения тепловых свойств горных пород, основанное на принципе зондового мгновенного источника тепла, включающее нагреватель, блоки измерительных приборов, реостат, блоки времени и согласования, датчик и регистратор температуры, В этом устройстве в качестве датчика температуры использована термопара 40 с выходом на гальванометр. Нагреватель и датчик температуры расположены отдельно (2) .

Недостатками устройства являются невозможность провождения измерений 45 в естественных, в частности полевых условиях, дополнительные погрешности измерений из-за нестабильности контактов между датчиком, нагревателем и исследуемым объектом. Для получения заметных изменений температуры на расстоянии, отделяющем датчик температуры от нагревателя, требуются определенные мощность и время нагрева 4

Цель изобретения — повышение надежности и точности измерения теплопроводности материалов в естественных условиях.

В измеряемую среду опускают. зонд

3. С помощью датчика 8 температуры в виде кварцевого резонатора и час- тотомера 5 определяют температуру среды То . Через реостат 1, блок б времени срабатывающий с выдержкой времени на отключение, нагревателю

7 в течение времени ь сообщают ими л пульс тепла. Через время > ц замеряют температуру нагревателя Т(), По данным измерений определяют избыточную температуру

<о

4Я 7, -2 4ЯЪ 1; - о Цель достигается тем, что в устройстве для определения теплопроводности дисперсных материалов, содержащем нагреватель, реостат, датчик и регистратор,гейпературы, блоки времени, согласования и измерительных приборов, нагреватель и датчик темпе;„ ратуры в контакте установлены на зонде, при этом нагреватель соединен с реостатом и блоком времени через блок измерительных приборов, а датчик температуры соединен через блок согласования с регистра« тором температуры.

При этом зонд выполнен из электроизоляционного материала, теплопроводнсьсть которого по крайней мере на порядок меньше теплопроводности исследуемого материала.

Кроме того, нагреватель выполнен ленточным.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения теплопроводности дисперсных материалов, на фиг. 2 — зонд.

Устройство состоит из последовательно соединенных реостата 1, блока

2 измерительных приборов, измеряющих мощность нагревателя, зонда 3, блока 4 согласования, регулятор температуры, выполненный в виде частотомера 5. К зонду через блок измерительных приборов 2 подключен блок

6 времени.

Зонд 3 состоит из нагревателя 7 и датчика 8 температуры в виде термочувствительного кварцевого резонатора, расположенных на цилиндрическом стержне 9, выполненном из электроизоляционного материала, например, фторопласта, защитного покрытия 10 и поджимного элемента 11. Защитным покрытием может быть компаунд марки

ЭП-730 (ГОСТ 20824-75) .

Реостат 1 через блок 2 измеритель-, ных приборов соединен с нагревателем 7 блока 2 и блоком б времени.

Датчик температуры последовательно соединен .с блоком 4 согласования и частотомером 5.

Устройство работает следующим образом.

1062585 где о— откуда

Составитель Л. Свешникова

Техред Л.Микеш Корректор В. Бутяга

Редактор Н. Бобкова

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10209/44

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 количество тепла, выделяемого единицей длины линейного источника тепла

0,24 UIt, теплопроводность исследуемого объекта, время от начала нагрева до замера температуры нагревателя, время нагрева;

Теплопроводность цилиндрического стержня 9 на порядок ниже теплопроводности измеряемой среды, поэтому потери на нагрев стержня на точность измерений влияют мало и в расчете не

5 учтены.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет надежно и точно определять теплопроводность почвогрунтов, в том числе мерзлых, что

)p особенно трудно, горных пород в условиях их естественного залегания без нарушения структуры и фазового состояния, повышает надежность.