Способ определения теплофизических характеристик материала

 

Изобретение относится к калориметрии и может быть использовано для измерения теплофизических характеристик твердых тел. Целью изобретения является повышение точности определения за счет уменьшения тепловых потерь. Внутри кожуха, соосно с камерой и кожухом устройства, расположен нагреватель, выполненный из исследуемого материала в виде цилиндрической спирали ленты одинаковой толщины и ширины, причем радиус-вектор N-го витка спирали относится к совпадающему по направлению радиусу-вектору предыдущего (N - 1)-го витка, как корень квадратный от частного N / (N-1), где N - номер витка. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I 1) А1

{ц) g G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<. ы вам 1Ц Я,1"., j - l L ":è IÈÈ

Б БЛИС ГЕ >

°

° а

В а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4337623/31-25 (22) 04.12.87 (46) 07.05.90. Бюл. № 17 (71) Киевский государственный университет им. Т.Г.Шевченко (72) Г.И.Ковальр И.И.Прядко, Н.Н.Но-. виков и В.Н.Новиков (53) 536.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 746211, кл. G 01 N 25/18, 1978;

Авторское свидетельство СССР

¹ 913198, кл. G 01 N 25/18, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к калориИзобретение относится к калориметрии .и может быть использовано для измерения теплофизических характеристик твердых тел.

Цель изобретения — повышение точности за-счет уменьшения тепловых потерь.

Если нагреватель выполнить из исследуемого материала, то температура нагревателя и исследуемого материала изменяется одинаково, что уменьшает до нуля инерционность нагрева образца..Таким образом, подавая на образец (нагреватель) короткий импульс тока заданной длительности и величины, можно строго дозировано за короткое время увеличивать тепловую энергию образца, так как энергия передаваемого непосредственно образцу. Если тепловая энергия рассеива2 метрии и может быть использовано для измерения теплофизических характеристик твердых тел. Целью изобретения является повышение точности определения за счет уменьшения тепловых потерь ° Внутри кожуха, соосно с камерой и кожухом устройства, расположен нагреватель, выполненный из исследуемого материала в виде цилиндрической спирали ленты одинаковой толщины и ширины., причем радиус-вектор и-го витка спирали относится к совпадающему по направлению радиусу-вектору предыдущего (и-1)-го витка, как корень квадратный от частного п/(и-1) где и — номер витка, 1 ил ., 1 табл, ется равномерно в каждом элементе площади сечения спирали (образца), то постоянная времени близка нулю и тепловое равновесие в системе нагреватель — образец наступает практически мгновенно, Уменьшение теплообмена в системе достигается выполнением спирали со строго определенным соотношением радиусов витков. Проведенные исследования показали, что радиус вектор и-го витка спирали должен относиться к совпадающему по направлению радиусу вектору предыдущего и-1-ro витка, как "(п7(п-1), гие n — камер витка.

Именно в этом случае температура всей поверхности спирали изменяется одинаково, т.е. месяцу витками спирали будут минимальные градиенты температури и минимальный теплообмен, что

15Ь2819

Примечание

-0,5

-1 Ь

-2,2

-2,7

-3,2

1 1,0

2 1,4

3 1,8

4 2,2

5 2,Ь

Ь 3,0

1 1,0

2 1,4

3 1,7

4 2,0

5 2,2

Ь 2,4

+0,02

+0,01

-0,01

-О, 02 и приводит к уменьшению инерционности и уменьшению времени измерений.

На чертеже, представлено устройство для реализации способа.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, внутри которой размещен защитный кожух с нагревателем 2. Внутри кожуха, соосно с камерой и кожухом, расположен дополнительный нагреватель 3, выполненный иэ исследуемого материала в виде цилиндрической спирали ленты одинаковой толщины. К

IIpoTHBoIIoJIoIKHblth концам нагревателя. (Образца ) подключен источник 4 тока. Для измерения и регулирования температур дополнительного нагревателя (образца), защитного кожуха и камеры используется схема 5 измерения и- регулирования температур.

К исследуемому образцу (дополнительному нагревателю) 2 от источника

4 тока подается дозированное количество тепла Ь(= Р R I в виде

Прямоугольного импульса тока силой

I за короткое время 5t (R -сопротивление спиралевидного нагревателя).

Схема 5 измерения температур определяет начальную Т и конечную Т температуру исследуемого образца после сообщения ему тепловой энергии Щ.

Зная R, gt T -T ., можно определить теплоемкость образца С = T Rgt (Т - T„), если в период времени gt тепловые потери будут малы по сравнению

Биток Радиус Разница, температур витка, относительно первосм го витка, К с количеством тепла сообщаемого образцу.

Сокращение тепловых потерь достигается уменьшением до минимума градиентов температуры вдоль спирали (отсутствием теплообмена между витками спирали) эа счет выполнения спирали таким образом, что радиусвектор n-ro витка спирали относится к совпадающему по направлению радиусу-вектору предыдущего и-1-го витке, квк 1а7(п-1), где п -номер ветка. Исследуемую ленту сворачивают в спираль, как показано на чертеже., Предварительно проводят измерение разницы (градиентов) температур между витками спирали в зависимости от количества витков спирали и расстояния межцу ними.

Результаты измерений разницы температур между витками спирали в зависимости от вида намотки приведены в таблице. Температура в средней части первого витка принята за относительный ноль отсчета. Спираль имеет шесть витков. Радиус первого витка

1 см.

Токоподводящие провода выполнены из стальной проволоки диаметром

0,05 мм, жесткость которой удерживает спираль в исходном состоянии. Радиусы витков измеряют в одном направлении.

Равномерная намотка спирали ведет к уменьшению температуры от центра к периферийной части спирали

Более плотная ыаматк» н» периферийной части спирали обеспечивает p:híån<.II«. температур на в е: ви11,а: спирали

1 5(>. 8

Формула изобретения

uygwoeg насасу

Составитель В.Филатова

Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Заказ 10ÜÎ Тираж 495 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101

Проведенный анализ показывает, что отношение радиусов обмоток в случае, когда разность температур на витках спи али близка нулю, состав". ляет n/(n-1), (де и — номер витка.

Действительно, при г< = 1 получаем г = <12г(= 1 р4; r = -13Г, % 1(,7;

14г<= 2; r> = (5г(= 2,2; r6 = Кг(< 2,4.

Способ определения теплофизических характеристик материала, заключаю<цийся в том, что цилиндрический об19 6 разец разогревают электри <еским то" ком и в сташ(онарном сосTopHH I измеряют псц<аяаемую электрическую мошно< ть и температуру образца, но которой судят об искомых характеристиках, о т л и ч а ю <(1 и и с я тек(, что, с целью повышения точности < пределения за счет умен(.ш< ния тепловых потерь, образец выполияюг в лиде цилиндрической спирали, причем радиус и-го витка спирали о« ос«тся к совиадаюшему IIQ направлению радиу< v чре(и- 1 ) -го квадратный от частно< о п/(n-1), где

n — номер витка.