Устройство для определения теплопроводности материалов

 

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплопроводности материалов. Цель изобретения - упрощение процесса измерения . Устройство содержит последовательно расположенные сосуд с теплоносителем , исследуемый образец, дополнительную емкость и холодильник. При этом теплоноситель дополнительной емкости идентичен теплоносителю холодильнику, отделенного от дополнительной емкости воздушным зазором. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19 OI I (51) G 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П4НТ СССР (21) 4261111/25 ° (22) 11. 06. 87 (46) 23.06.91. Бюл. Р 23 (71) Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского (72) А. Н. Бойко, М. Н. Галкин, Л.А. Харин и И.В. Шевченко (53) 536.6(088.8) (56) Осипова В.Л. Экспериментальное исследование процессов теплообмена.

М.: Энергия,1969, с.30-34.

Авторское свидетельство СССР

9 163393, кл. G 01 N 25/18, 1964.

Изобретение относится к экспериментальной теплофиэике и может быть использовано для определения теплопроводности материалов.

Цель изобретения — упрощение процесса измерения.

Введение в устройство дополнительной емкости, заполненной теплоносителем, позволяет упростить пропесс измерения теплового потока, который находится на основании измерения времени полного плавления вышеуказанного теплоносителя, а воздушньв" зазор между этой емкостью и холодильником препятствует нагреву теплоно сителя со стороны холодильника. Таким образом, нагрев теплоносителя в дополнительной емкости осуществляется только тепловым потоком, про(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплопроводности материалов. Цель изобретения — упрощение процесса измерения. Устройство содержит последовательно расположенные сосуд с тепло осителем, исследуемый образец, дополнительную емкость и холодильник.

При этом теплоноситель дополнительной емкости идентичен тенлоноснтелю холодильнику, отделенного от дополнительной емкости воздушным зазором.

l ил. ходящим через образец, При достижении теплоносителем дополнительной емкости температуры плавления исключается теплообмен с холодильником за счет того, что данный теплоносителя иден;.ичен теплоносителю холодильника.

На чертеже дано предлагаемое устройство.

Устройство содержит холодильник 1, выполненный в виде сосуда с теплоносителем иэ чистого высокотеплопроводного металла (олова), электронагреватель 2, дополнительную емкость

3 с чистым высокотеплопроводным материалом (оловом), исследуемлй образец

4, нагреватель 5, например электрического типа, и сосуд 6, заполненный чистым высокотеплопроводным металлом (цинком). Электронагреватель 2

1658054

;.ргдпаэначен для нагрева металла в х :тодплт.нике 1 до рабочей температуры, ý 313110ft температуре плавления, и полного расплавления металла. Термо5 пара 7 и милливольтметр 8 контролиРуют температуру холодильника. Отверстие 9 сообщает внутреннюю полость холодильника 1 с атмосферой и обеспечивает свободное расширение ме10 таяла при нагреве. Плоская теплообменная поверхность 10 холодильника установлена с зазором 11 по отношению к зеркалу металла в дополнительной емкости 3. Выступающие кРая дополнительной смкости 3 уплотняют этот зазор по пе. Время полного плавления металла в дополнительной ел кости 3 фиксируется терл опарой

\2> образованной металлом в этой

20 емкости и электродом, размещенным в основа1п1и дополнительной емкости, совместно с милливольтметром 13 и таймером 14 Сосуд 6 выполнен с при.ч вол1 15, верхняя часть которого

cообщена с атмосферой при помощи о гвсрстия 16. Температура нагревателя 5 Регистрируется термопарой 17 и мпллпгольтметром 18. Детали устройства защищены теплоизоляцией, со- 30 стоящей иэ оснований 19, цилиндра 20, крышки 21 и вставки 22. Устройство уста. довлело на стантп е 23, в верхней части которой размещен винт 24 с рукояткой 25. Пластина 26 соединена с

35 впнтом 24, а через теппоизолирующую крьппку 21 — с холодильником 1.

Перед началом испыташп образец 4, „;. пошштельная емкость Э с териопаР.тй 12 и вставка 22 изъяты иэ устрсйства и имеют комнатную температуру. Бктпочают электронагреватель 2 .т1:я прогрева и ппавления олова в кол;>дп.. ьннке f, при этом температура

0, 3аа ке должна пРевьппать теиперату- 45 т, его плаЪлепия (231,9 С) ° Одновременно с эт п1 включают нагреватель 5 для поогрева и плавления цинка в сосуде 6. Температура цинка не должна превьппать температуры его плавления (69.,4 С). При этом температура

50 металла во всех точках сосуда 6 и холодильника 1 одинакова и Равна темпсратуре его плавления, что обусловле о свойствал1и чистых высокотепло 55 проводных металлов. После достижения метанолами в сосуде 6 и холодильнике. 1, сап к рабочих температур образец 4, чопг.лнитгльная емкость 3 с термопарой

12 и вставку 22 устанавливают между сосудом 6 и холодильником 1. Поворотом винта 24 прижимают детали устройства друг к другу, обеспечивая беззазорный контакт образца с дополни-; тельной емкостью 3 и сосудом 6. Образец 4 прогревается за счет переноса тепла в основном от сосуда 6, поскольку воздушный зазор 11 является достаточно хорошим теплоизолятором.

На поверхности образца, контактирующей с сосудом 6, устанавливается во всех точках одинаковая температура, равная температуре плавления цинка.

При достижении на противоположной поверхности образца температуры, рав-. ной температуре плавления олова, в образце устанавливается стационарное распределение температуры и олово в дополнительной емкости 3 начинает плавиться, обеспечивая по всей контактируюцей с этой емкостью поверхности образца установление температуры, одинаковой во всех точках и равной температуре плавления олова.

Наличие зазора 11 является причиной приоритетного повышения температуры.на дне дополнительной емкости

3, а не на поверхности металла. Температура в емкости 3 неизменна, пока олово полностью не расплавйтся.

В течение всего периода плавления олова в дополнительной емкости 3 тепло к нему подводится только от металла в сосуде 6 через образец 4, поскольку металл в холодильнике 1 находится при температуре, равной тем- . пературе плавления металла в дополнительной емкости 3, и теплообмена между ними не происходит. При известности количества тепла, идущего па плавление олова в дополнительной емкости 3 (которое определяется из уравнения 0 = ш.L, где ш — масса олова; Ь вЂ” теплота фазового перехода), и времени полного плавления олова (б), коэффициент теплопроводности образца 4 вычисляют по формуле е = 7т, — Т ."Г где Г «площадь поверхности образца, контактирующей с дополнительной емкостью:

Т, Т вЂ” соответственно температура плавления металла в сосуде и в дополнительной емкости.

Время полного плавления олова в дополнительной емкости равно вреУстройство для определения теплопроводности материалов, содержащее нагреватель и холодильник, выполнен10

Составитель В.Марченко

Редактор Т.Шагова Техред JI.Серд -.сова . Корректор С.Шекмар

Заказ 2431 Тираж 398 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 1б5 мени, в течение которого температура основания дополнительной емкости (или температура на дне емкости) равна температуре на поверхности металла и равна температуре плавления металла в этой емкости. Укаэанное время фиксируют таймером 14 по показанию термопары 12 и милливольтметра 13.

Использование изобретения поэволяет упростить процесс измерения эа счет упрощения определения теплового потока, проходящего через исследуемый образец.

Формула изобретения

8054 6 пые в виде c îñóäoû с теплоносителями, температура фазового перехода которых соответствует температуре из5 мерения нагреватели для поддержаУ ння заданного температурного режима в сосудах, датчики температуры и емкость для размещения образца из исследуемого материала мелщу нагревателем и холодильником, о т л и ч аю щ е с с я тем, что,с целью упрощения процесса иэмерения,оно содержит дополнительную емкость, размещенную между холодильником и емкостью для размещения образца с воздушным зазором по отношению к холодильнику, при этом дополнительная емкость заполнена теплоносителем, идентичным теплоносителю холодильни20 ка.