Устройство для определения теплофизических свойств в стационарном тепловом режиме

 

УСТРОЙСТВО ДНЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕШ10ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В СТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ, содержащее , Геппоизолирующий корпус, размещенный внутри него электрический нагреватель с термовыравнивающей пластиной дпя образца и регистрирукщую систему , отличающееся тем, что, с целью повышения точности при одновременном определении коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи, теплового сопротивления, контроля постоянства, теплового потока, теплоизолирующий корпус выполнен открытым , а регистрирующая система выполнена в виде установленной с возможностью перемещения по вертикальным направляющим прижимного блока жидкокристаллической термоиндикаторной пленки с нанесенной на ее поверхность координатной сеткой, градуированной в единицах площади. САЭ о к 00 05

ае аи

ЗывСО1й25)8

Й)СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPÛÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н свтссснсвт свнсствнвствт » в с н с

/,н „." 7 в (21) 3463092/24-25 (22) 05.07.82 (46) 23.12.84. Бюп. У 47 (72) А,П,Дурович, Д.С.Лычников и А.В,Павлин, (71) Московский институт народного хозяйства им.Г.В.Ппеханова (53) 536.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство .СССР

В 718773, кл. 0 О) и 25/18, 1978.

2. Пивень А.Н. и др. Теплофизические свойства полимерных материалов, Киев, "Высшая школа", 1976, с.26-28 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В СТАЦИОНАРНОМ ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ, содержащее ,теплоизолирующий корпус, размещенный внутри него электрический нагрева- тель с термовыравнивающей пластиной для образца и регистрирующую систе:му, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности при одновременном определении коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи, теплового сопротивления, контроля постоянства. теплового потока, теплоизолирующий корпус выполнен открытым, а регистрирующая система выполнена в виде установленной с возможностью перемещения по вертикальным направляющим прижимного блока жидкокристаллической термоиндикаторной пленки с нанесенной на ее поверх- Я ность координатной сеткой, градуированной в единицах площади, 1130786

Изобретение относится к измерительной технике и:предназначено для определения теплофиэических свойств плоских теплоизоляционных материалов для одежды, обуви и пакетов. 5

Существуют . устройства для определения теплофизических свойств материалов в условиях регулярного теплового режима, содержащие полый цилиндр с зажимом дня закрепления об- 10 разца, установленный в цилиндре сердечник с нагревателем и датчик температуры ()) .

Недостатками устройств являются невысокая точность, сложность расчет- 15 ных формул, трудность определения соответствия условий эксперимента,,принятым в теории.

Известны устройства для определения теплофизических свойств в стационарном тепловом режиме на образцах в виде пластин, которые состоят из теплоизолирующего корпуса с размещенным внутри него основным электрическим нагревателем с термовыравнивающей пластиной для образца, плоским испытуемым образцом и водяным холодильником с проточной водой. Пе.репад температур по толщине образца и контроль постоянства теплового потока осуществляется с помощью термопар (2) .

Недостатками такого устройства являются невысокая точность, воз- 35 можность определения только одного . теплофизического показателя — коэф- фициента теплопроводности, сложность создания и контроля постоянства теплового потока через образец. -40

Невысокая точность обусловлена использованием для расчетов усредненных для всей поверхности исследуемо го образца значений температуры, которые не всегда являются истинными, так как с помощью термопар нельзя получить полную температурную картину поверхности исследуемого материала. В процессе испытания образец совершенно разобщен с окружающей средой, вследствие этого с помощью устройства можно, получить только один показатель — коэффициент теплопроводности. Сложность создания и контроля постоянства теплового по- 55 тока обусловлены наличием большого количества необходимых для этого термопар.

Цель изобретения — повышение точности при одновременном определении коэффициентов теплопроводности, теплоотдачи, теплового сопротивления и контроле постоянства теплового потока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для. определения теплофизических свойств в стационарном тепловом режиме, содержащее теплоиэолирующий корпус, размещенный внутри него электрический нагреватель с термовыравнивающей пластиной для образца и регистрирующую систему, теплоизолирующий корпус выполнен открытым, а регистрирующая система выполнена в виде установленной с воэможностью перемещения по вертикальным направляющим прижимного блока жидкокристаллической термоиндикаторной пленки с нанесенной на ее поверхность координатной сеткой, градуированной в единицах площади.

Значительная разрешающая способность и большая скорость изменения окраски жидкокристаллической термоиндикаторной пленки в зависимости от температуры позволяет определить. температуру поверхности образца и контролировать постоянство теплового потока через него с высокой точностью. Теплоемкость жидкокрис Ю таллической термоиндикаторной пленки в десятки раз больше теплоемкости термопар, поэтому ее использование ведет к снижению погрешности, На чертеже представлена схема устройства.

На основании 1, выполненном из теплоиэоляционного материала, помещается толстостенный теплоиэолирующий корпус 2 прямоугольной формы, по внутренней поверхности которого предусматриваются дополнительные теплоизолирующие прокладки 3 иэ асбеста.

В корпусе 2 размещен электрический нагреватель 4 с термовыравнивающей пластиной 5, Температура нагрева пластины 5 измеряется дифференциальной медно-константановой термо" парой 6, Исследуемые образцы 7 помещаются между термовыравнивающей пластиной 5, полностью покрывая ее поверхность, и жидкокристаллической термоиндикаторной пленкой 8. Жидкокристаллическая термоиндикаторная пленка 8 устанавливается с возможгде 1 - мощность нагреватели Вт

Э °

АТ вЂ” разность температур термовыравнивающей пластины и иэотермической поверхности, К; х — толщина образца, м;

5 - площадь иэотермической поверхности, м2;

ЬТ - разность температур иэотермической поверхности и окружающей среды, К вЂ” коэффициент теплопровод2 ности, Вт/м К;

aL — коэффициент теплоотдачи, Вт/M K.

Из (2) получаем з= - ---- (з)

1Т1 /ЬXSN 1 и ql - — - — -- (4)

ЬТ Ь„

Э 1130786 4 ностью перемещения по вертикальным (близких к комнатнь 1 омнатным ) последним членаправляющим 9 прижимного блока 10 ном равенства (1 мо можно пренебречь. в зависимости от толщины исследуе- Равенство (1) эапише запишем в следующем мых образцов 7. Устройство питается виде: от источника переменного тока. Выбор 5 hT величины подводимой к нагревателю 4 ах пз"т пахот мощности осуществляется лабораторным автотрансформатором и контролируется ваттме тром.

Устройство работает следующим 10 образом.

Образец 7 исследуемого материала накладывается на поверхность термопыравнивакнцей пластины 5 и сверху

sего помещается жидкокристаллическая 15 термоиндикаторная пленка 8. Контакт между пластиной 5, исследуемым образцом 7 и териопленкой 8 создается прижимным блоком 10, который устанавливается на определенной высоте в зависимости от толщины исследуемого образца 7., При включении электрического нагревателя 4 и йо истечении определенного времени, необходимого для достижения теплового ста- 25 ционарного режима, на поверхности термопленки 8 устанавливается постоянная во времени картина, состоя-,о полученным значениям и п щая из различающихся по цвету изотер- рассчитывается величина теплового мических областей, каждой из кото- 30 сопротивлени . R образца рых соответствует своя температура.

Постоянство цветовой картины

Ьх 1 в течение длительного времени свидей и тельствует о постоянстве теплового

Преимуществом устройства являетпотока через исследуемый образец 7

В этих у овиях с маются показ ия 35 РеделениЯ коэффиЦиента теплопРоводваттметра, определяется температура теплоотд и расчета по зим теплового сопротивления. Применение .верхности термо енки 8 и окружающей ж окРжталлической теРмоиндикато среды, П ощ ь изотермической по- ной пленки позволяет значительно верхности, соответствующая опреде 40 повысить точность измеРений. ВысокаЯ ленной температуре, определяется по точность достигается за счет испольнанесенной на термопленку 8 коор- зованиЯ длЯ опРеделениЯ температУРы динатной сетки. ..и контроля постоянства теплового поРасчет те офизических показате- тока одного Датчика темпеРатУРы в вн,лей производится по уравнению тепло- 45 де термопленки, обладающей незначие ьнои теплоемкостью, котор и непрерывности теплового потока в большинстве случаев можно преиебвысокой ью вид разрешающей способностью. Измерение ч Чд= ч1+ q4

10 температуры с помощью термопленки

4 у позволяет использовать в расчетах" где q<, 0, q>, q4 - тепловые пото- истинные, а не усредненные значения ки от нагревателя, через образец, температуры с учетом ее распределетеплоотдачи конвекцией и излучения ния по поверхности образца, что так: соответственно. Поскольку испытания 55 ;хе повьппает достоверность получаемых. проводятся при высоких температурах .Результатов.

ВНИИПИ Заказ 9б02/31 Тираж 822 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4