Устройство для определения коэффициента теплопроводности материала

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЖНИЯ КОЭФФШЩЕНТА ТЕПЖН1РОЮД1ЮСТИ МАТЕРИАЛА, содержа11(ее горячую, среднюю и холодную термостатнр овене илиты , расположенные с зазором для установки с тепловьм {контактом образцов исследуемого материала, и источник нагрева горячей плиты, соединенные между собой системой подводящее и отводящих трубопроводов, а также систему регистращш, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и энергетической зффективности устройства, оно снабжено смесителем, к входу которого подключены отводящие трубопроводы горячей и холодной термостатирующих плит, а к выходу - подводящий трубопровод средней штаты, при этом отводяв трубопровод средней плиты соединен с подводящим трубопроводом источника нагрева горячей плиты. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что смеситель выполнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника.

союз соеетаех

WO

РЕСПУБЛИН

as 09

4(51) G 01 Н 25/18

OnHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ ц н сстссснсмс ссССстссьствт

ГОСЗЩАРСТЯЕННЫЙ НОНИТЕТ СССР

N" "4 (21) 3602297/24-25 (22) 09.06.83 (46) 23,01.85. Бюл. У 3 (72) И.Н.Томашевич, Ю.А.Смирнов, С.О.Филин, И.Н.Бутовский и Ц.Д.Дамдинов (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (53) 536.6(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 561122, кл. G 01 N 25/18, 1976.

2, Авторское свидетельство СССР

И 855463, кл. G 01 И 2$/18, t979. (прототип). .(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕНЛОПРОВОДНОСТИ

МАТЕРИАЛА, содержащее горячую, среднюв и холодную термостатирующие плиты, расположенные с заэором для уста нонки с тепловым контактом обраэцов исследуемого материала, и источник нагрева горячей плиты, соединенные между собой системой подводящих и отводящих трубопроводов, а также систему регистрации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повмиения точности измерений и энергетической эффективности устройства, оио снабжено смесителем, к входу которого подключены отводящие трубопроводы горячей и холодной термостатирующих плит, а к выходу †.подводящий трубопровод средней плиты, при этом отводящий трубопровод средней плиты соединен с подводящим трубопроводом ис- 9 точника нагрева горячей плиты.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что смеситель .выполнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника.

69 лировке. ции (2) .

1 11360

Изобретение относится к области теплотехнических испытаний к может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности строи,тельных материалов. 5

Известно устройство для определе-. ния теплопроводностк материалов, содержащее блоки нагрева и охлаждения, источники нагрева и охлаждения, соединенные последовательно. в эамк- t0 нутый контур трубопроводами, но которЬпа прк помощи насоса циркулирует теплоноситель. Принцип действия данного устройства заключается в следую щем. Нагретый до заданной температу- 1« ры теплоноситель от ксточника нагрева поступает в блок нагрева для его тармостаткрования. Затем теклоноситель кз блока нагрева, проходя через источнщк охлаждения, охлаждается Э1 до заданной температурц и поступает в блок охлаждения, также термостатируя его. Из блока охлаждения теплокоситель направляется в источник нагрева н щчнл повторнетса (!). 25

Недостатком данного устройства является бальшая потеря энергии, обусловленная тем, что теплоноситель

s устройстве подвергается нагреву к охлаждению без рекуперации тепла.

Кроме того, устройство предназначено для определения теплопроводности только одного образца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения коэффициента теплопроводкости материала., содержащее горячую, среднюю и холодную термо40 с зазорои для установки с тепловым контактом образцов исследуемого материала, и ксточник нагрева горячей плиты, соединенные между собой системой подводящих и отводящих трубо- 4« проводов, а также систему регистраВ известном устройстве холодная плита снабжена термобатареями. Регу- .лируя количество электрической эиер- «0 гии, проходящей через термобатареи, охлаждают эту плиту циркулирующей внутри нее жидкостью, которая, нагреваясь, поступает в другие трубопроводы и, в частности, в подводящий трубопровод средней плиты. Однако регулирование температуры средней плиты и тем самьпч осуществление требуемого перепада температур 5D

t0 С между плитами затруднено из-за того, что теплоносктель, проходя через теплообменник горячих спаев термоэлектрических батарей -воспринимает тепло и подогревается до температуры, превышающей температуру теплоносителя на входе в теплообменник горячих спаев термоэлектрических батарей всего на 1-3 С. В случае увеличения указанной разности температур между входом к выходом из теплообменника горячих спаев термоэлектрических батарей имеет место разброс температур на холодных спаях термоэлектрических батарей, т.е. на охлаждаемой плите неравномерное температурное поле, что в свою очередь скажется на точности измерения величик, входящих в формулу для определения коэффициента теплопроводности.

Кроме того, для создания требуемого перепада температур между средней и холодной плитами необходимо увеличивать ток питания термоэлектрических батарей. Это приводит к снижению температуры холодного спая термоэлектрических батарей, но неблагоприятно сказывается на энергетических показателях установки, так как потребляемая термоэлектрической батареей мощность увеличивается, а холодопроизводительность уменьшается. Кроме того, температура средней плиты связана с подобного рода изменениями неоднозначно и, как следствие этого, труднее поддается регу.Недостатками известного способа являются невысокая точность измерений из-за создания неравномерного температурного поля нри посредстве термобатареи и большие потери энергии, так как отсутствует рекуперация тепла, полученного теплоносителем от источника нагрева.

Целью изобретения является повышение точности измерений и энергетической эффективности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения коэффициента теплопроводностн материала, содержащее горячую, среднюю к холодную термостаткрующие плиты, расположенные с зазором для установки с тепловым контактом образцов исследуемого материала, и источник нагрева горячей плиты, соединенные между собой

3 1136 системой подводящих и отводящих трубопроводов, а также систему регистра цни, снабжено смесителем, к входу которого подключены отводящие трубопроводы горячей и холодной термостатирующих влит, а к выходу — подводящий трубопровод середней плиты, при этом отводящий трубопровод средней плиты соединен с подводящим трубопроВодом источника нагрева горячей пли- 10 тые

Кроме того, смеситель выполнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит горячую 1, среднюю 2 и холодную 3 термостатирующие плиты, источник 4 нагрева, смеситель 5, вентиль 6, отводящие 7, 20 подводящие 8 и сливной 9 трубопроводы и испытуемые материалы 10. Стрелками показаны направления движения теплоносителя.

Устройство работает следующим образом.

Теплоноситель с заданной температурой поступает в холодную термо-. статирующую плиту 3, термостатируя ее, и далее поступает в смеситель 1, Из последнего часть теплоносителя прокачивается через среднюю термостатирующую плиту 2 при помощи насоса, который затем подает теплоноситель в горячую термостатирующую плиту 1, При этом -насос выполнен в ви35 де термостата и служит источником 4 нагрева теплоносителя перед подачей его в горячую термостатирующую пли ту 1. Объем прокачиваемого тенлоно40 сителя регулируется при помощи вентиля 6 так, чтобы он был равен объему выходящего теплоносителя из холодной плиты 3. Из горячей теркостатирующей плиты 1 теплоноситель поступает. в смеситель 5, где переме45 шивается с холодным теплоносителем, поступающим из холодной термостатирующей плиты, и температура в смесителе усредняется между температурами теплоносителей от горячей и хо. 50 лодной термостатирующих плит., так как объемы поступающих теплоносите069 4 лей равны. В результате этого температура средней термостатирующей плиты равна температуре теплоносителя,выходящего из смесителя. Лишний объем теплоносителя из смесителя удаляется через сливной трубопровод 9.

Таким образом, в устройстве происходит рекуперация тепла, т.е. часть тепла, расходуемая на нагрев теплоносителя для термостатирования горячей плиты, используется вторично на нагрев теплоносителя, поступающего в смеситель из холодной термостатис рующей плиты, для термостатирования средней плиты.

Кроме того, точность измерений предлагаемого устройства повышается за счет введения смесителя, позволяющего исключить такой источник регулирования температуры плиты, как термобатарея, создающая неравномерное температурное поле.

Смеситель может быть выполнен в виде двухпоточного рекуперативного теплообменника, например, типа "труба в трубе" ° При этом соответственно уменьшается потребление энергии термостатом.

При использовании устройства теплоноситель подвергается нагреву только от средней температуры до заданной температуры горячей плиты. Потребность энергии для этого составляет фчпс(„- ), где () — энергии;

m - -масса теплоносителя; с — удельная теплоемкость теплоносителя;

t„ — температура горячей плиты;

t<> — температура средней плиты.

А нри использовании предлагаемого устройства согласно известному расход. энергии составляет

Яш с(г. -t<)+m c(t„-t< ), где m — количество теплоносителя, подвергаемого нагреву в горячей термостатирующей плите, который может составить согласно схеме (1/3-1/2). ш.

Таким образок, предлагаемое устройство .экономит энергию в размере

25 — ЗЗЕ. l 136069

Составитель В.Битюков

Редактор Л.Гратилло Техред С.Легеза Корректор Л.Пилипенко

Заказ 10277/32 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4