Контактное нагревательное устройство для определения теплофизических свойств неметаллических материалов

 

Изобретение касается теплофизических исследований, в частности определения теплофизических свойств неметаллических материалов при монотонном и ступенчатом нагреве. Целью изобретения является повышение надежности и точности определения теплофизических свойств веществ при монотонном и ступенчатом нагреве, а также расширение класса исследуемых материалов . Цель достигается тем, что теплозащитные кольца в устройстве выполнены в виде насадок на теплопроводящие стержни из более теплопроводного материала по отношению к стержням и плотно припаяны к ним, а также снабжены торцовыми уплотнениями , причем все устройство выполнено с возможностью заполнения пространства с образцом между насадками и теплопроводящими стержнями инертной средой. 1 ил. у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 25/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4674845/25 (22) 06;04.89 (46) 23.09.91. Бюл. N. 35 (71) Московский химико-технологический институт им. Д, И, Менделеева (72) Г. Г. Рекус, О. Ф. Шленский, M. Т. Чирков, Н. Г. Рекус, А. А. Поляков; М. О. Шленский, И. Г. Рекус, В. П. Григорьев, В. i(. Гудков и И. Н. Волков (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NÜ 866463, кл. G 01 N 25/18, 1979.

Теплофизические измерения и приборы.

/Под ред. Е; С. Платунова. — Л„Машиностроение, 1986, с. 110. (54) КОНТАКТНОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области теплофизических исследований, в частности к определению теплофизических свойств неметаллических материалов при монотонном и ступенчатом нагреве.

Целью изобретения является повышение надежности и точности определения теплофизических свойств веществ при монотонном и ступенчатом нагреве, а также расширение класса исследуемых материалов.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит два теплопроводящих стержня 1, один из которых закреплен, а другой является подвижным с воэможностью перемещения вдоль оси, „„53J „„1679332 А1 (57) Изобретение касается теплофизических исследований, в частности определения теплофизических свойств неметаллических материалов при монотонном и ступенчатом нагреве. Целью изобретения является повышение надежности и точности определения теплофизических свойств веществ при монотонном и ступенчатом нагреве, а также расширение класса исследуемых материалов. Цель достигается тем, что теплозащитные кольца в устройстве выполнены в виде насадок на теплопроводящие стержни из более теплопроводного материала по отношению к стержням и плотно припаяны к ним, а также снабжены торцовыми уплотнениями, причем все устройство выполнено с возможностью заполнения пространства с образцом между насадками и теплопроводящими стержнями инертной средой. 1 ил. каждый из стержней снабжен нагревателем

2 в виде электроспирали, контактирующей со стержнем через кварцевую трубку 3. Наружная поверхность нагревателей теплоизолирована при помощи изоляции 4.

Кроме того, устройство содержит теплозащитные кольца 5 в виде насадок на стержни. каналы 6 для размещения спаев термопар и патрубок 7 для заполнения пространства между стержнями и насадками соответствующей средой.

Устройство работает следующим образом.

Верхний стержень поднимается на высоту, достаточную для удобства размещения образца в пространстве между

1679332 торцами. Образец располагается на рабочем месте между торцовыми поверхностями стержней. Верхний стержень опускается и зажимает образец с регулируемым усилием. Затем включается нагревательное устройство через регулятор, который обеспечивает монотонный закон повышения температуры, близкий к линейному, вида Т - Т Ч1, где Тр — начальная температура; V — скорость нагрева (средняя скорость нагрева 0,1 С/мин); t — время.

Обработка результатов испытаний про.изводится по следующим формулам.

Теплопроводность А = Р- (1 — );re

1 — высота образца; Р0 — тепловое сопротивление образца; 0P - поправка на тепловое расширение образца.

Температуропроводность а = — .

2т

Теплоемкость С = — AT — h, где AT—

К

m перепад температуры на батарее термопар; m — масса образца; К, h — постоянные калориметра, определенные путем калибрования установки.на эталонном образце с известными свойствами.

Организация теплозащиты утечек тепла с боковых поверхностей образца производи ся следующим образом, На концы стержней надеты с рабочих сторон две охранные кольцевые насадки, выполненные из более теплопроводного материала по отношению к теплопроводящим стержням (например, иэ меди, покрытой слоем никеля или хрома для защиты от коррозии), Охранные кольцевые насадки плотно припаяны к стержням твердым пропоем и снабжены торцевыми уплотнениями. Поскольку охранные кольцевые насадки своими торцовыми поверхностями обращены непосредственно к злектроспирали, тепло от нагревателя поступает к ним как непосредственно от спиралей, так и от основных стержней, Толщина кольцевых насадок подбирается так, чтобы их температуры и температура стержней нагревателя были одинаковыми. Тогда перепад температуры в зазоре будет отсутствовать и потери тепла через боковые поверхности сведутся к нулю. Эксперимент показывает, что без охранных колец температура вдоль радиуса торцовой поверхности нагревателя изменяется на 15 С. При наличии кольца изменение температуры не улавливается прибором с точностью измерений 0,5, 5

Необходимо отметить, что защитные кольцевые насадки могут здесь служить не только для предотвращения утечек тепла. но также и для ограждения нагреваемого пространства с образцом от внешней воздушной окислительно-агрессивной среды и при необходимости позволяют заполнять это пространство инертным газом, например азотом, через входные и выходные патрубки. При наличии защитной среды нагревательное устройство можно также использовать для анализа процессов терморазложения веществ не только в среде газообразных продуктов собственного разложения, но и в инертной среде, что существенно расширяет возможности предложенного устройства, так как позволяет расширить класс испытуемых материалов, включая неорганические и композиционные материалы, на..рев которых происходит с выделением газов, а также размягчающихся или подвергающихся окислению и другим взаимодействиям с внешней средой.

В то же время в предлагаемом устройстве возможна продувка пространства, где расположен испытуемый образец, инертным газом, Наличие торцовых уплотнений на кольцевых насадках позволяет осуществлять исйытания материалов при повышенных давлениях среды и сжатии образца. При этом возможен отбор проб продуктов разложения исследуемых материалов, Формула изобретения

Контактное нагревательное устройство для определения теплофизических свойств неметаллических материалов, состоящее из теплоизолирующего корпуса, измерителей температуры, двух теплопроводящих стержней, установленных с возможностью поступательного перемещения вдоль общей оси, теплозащитных колец, нагревателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности опреде.".ения теплофизических свойств веществ при монотонном и ступенчатом нагреве, а также расширения класса исследуемых материалов, теплозащитные кольца выполнены в виде насадок, плотно припаянных твердым припоем к теплопроводящим стержням, выполненных из более теплопроводного материала по отношению к теплопроводящим стержням и снабженных торцевыми уплотнениями, причем каждый из стержней снабжен своим нагревателем, а устройство выполнено с воэможностью заполнения пространства между насадками и стержнями через патрубок инертной средой.

1679332

5 б

Составитель H.Ãðèùåíêo

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 3207 Тираж 366 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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