Устройство для определения теплофизических свойств материалов

 

СО1ОЗ СОЗГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 N 25/18

ГОСУДАРСТС«Е1! 1Ый КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф.

О (.71 )>

1 «с

1 (2 1) 4766848/25 (22) 04.11.89 (46) 07.01,92. Бюл. V 1 (71) Институт проблем нефти и газа АН

СССР (72) P.Ó,TàíêàåD и В.В.Андриканис (53) 536.63(088.8) (56) Сергеев О.А., Мель А.А. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. — И.: Издательство стандартов. 1977. с. 186—

187.

Авторское свидетельство СССР

U 700828, кл. G 01 N 25/18, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изсбрзтение относится к экспериментальной теплофизике и может быть использовано для определения теплофизических характеристик различных материалов. Цегь

Изпбре-,ение относится к экспериментгл ., «сй те "лс"„. -и«;е и I., .ет быть использсвг1«о для апределения«теплофизических свсйсте раз".è4,«ых материалов.

Из естно,";;,сй=тго для определения

Teïëо«,I;» 14ескиx сLîéñòe мriòåðllàëон, cодержащее рассчую кгл1еру, кглориметр 4ескую я сйку, защитные тепловые экраны, с. Нсаг« "1с длл ргзмесцсния кглсрил1етричеcvcI я««ейк», с,l:dwelló о>ргнных нагрев.-:Te

r:ей, г таджe систел.ы оакуул1ирования и автол1гтического пс,"держа««;1я заданного теплового режима рабочей кал1еры. Размещение калориметриче"кой ячейки на основании вызыаает Ilеобходl1л1ость введения в

» ЯЛ «, l 704052 А1 изобретения — повышение надежности устройства и упрощение замены образцов беэ снижения точности измерений. Устройство содержит рабочую камеру с расположенными в ней калориметрической ячейкой и адиабатическими экранами. Новым в устройстве является конструкция подвески калориметрической ячейки и адиабатических экранов. Подвеска выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы. пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру калориметрической ячейки, На внешней поверхности трубы закреплены адиабатические экраны, а внутри трубы установлен держатель образца, на котором последсвгтель1,с закреплены тсплсвь;е экраны, находя ц еся в тепловом контакте со стенкой трубы и образующие с гдигбатическил«и экранам, -aмкнутые тепловые контуры. 1 ил. кснструкцию систел1ы охран «!1>. «г- -cec.-,åлей, что существен«.о услсжняет устройство.

Наиболее близкил; по техн Iueciсй су,цчости и дсстигге сму положите-.. >«сл.у р» зуль-гту явг яется у:трсйстго аля спред гения т и;,;зических свой.тг маrep1алсв, соде„"жгщее рабочую I.àl«et..ó, калориметр1ческую ячейку ад11г зт. —.:"I «e зксг««ы, псдаесг, у ..глср«1л.гтрь1чec с ) 4 .й ки и ади бгтических зкранса, систе;. ы гкуумирования и поддерл:гнил адиабзтическсго режима.

Недостатком этого устройств.-. яг;.1. тся

cr ожность заме .:ы образца. оСуслсвле««нгя необходимостью разборки рабочей игл.еры

1704052 для .. -:а))ог)ки ll уд )16 Iия образца из калор1.)лонтри )Bc> oé ячейки. Полная разборка устройства перед каждой сменой образца раэ);о снижает его надежность и производительность.

Целью изобретения является повышение надежности устройства и упрощение замены образцов без снижения точности измерений.

Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем рабочую камеру, калориметрическую ячейку, адиабатические экраны, подвеску калориметричес кой ячейки и адиа5атических экранов, системы вакуумирооания и поддержания адиабатического ром,и1ла, в нем подвеска выполнена о виде тонкостенной герметичной трубы, пропущен.,ой через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим дивll ру калори1летрической ячейки, закгг,) ) )ой на одном иэ концов трубы, на

).)::.э,; поверхности которой закреплены =;:.1еские экраны. а внутри трубы уста:,ооле)1 держатель образца. на котором

l о=лед BGòåëьно закреплены тепловые экраны, находя.циеся о тепловом контакте со стенксй трубы и образующие с адиабатическими экранами за лкнутые тепловые конту,", ы. Н а де ржателе образца могут быть )а):p: ëål.û дополнительные тепловые экраны, находящиеся о тепловом контакте со стенкой трубы, а на внешней поверхности трубы установлены тепловые компенсаторы о и оскасти экранов, соединенные с систе;о 1 го;дер.):ания адиабати )вских режи;,;,;; )ле того, внутренняя 1)олость трубы соединена автономно с системой оакууми) . О:i »-I! i R .

В ."1 лнеli .1е г)одвески калор11 летри )е", ой .,-:.йк)1 и .:днаб тич c» \x экранов в . -, Iv cTQvlI0й герметич))ой трубы по:r. »:.T l сключ;.-.ь разгерметиэаци)о робо; а.)б -.ку адиабатических ,:;."., а ое,"с:,1:е т плооых экранов внут р . -;,", . обсс);е иоает необходи1лую лдиа: аr.lэ",с".цию калориметрической ячейки. з допол н тельных тепловых экра1)оо "оомест)о с тепловыми компенсатораl . r: =ы :1ет качество адиабатизации.

:- а:. ртеже приведена ко):cTpуктионая

С » Е i»l Г1 :Е,, IÝÃÝÑl )ÎÃO УCT(О11СTBа, Ус-,ройстоо содержит «алор» метричесху)о ячейку 1, адиабатические экраны 2 и 3, герметI:÷, iy)o рабочую камеры 4, 1онкостеннро ге1э)логичную т,",убу 5, образец 6 из исследуемого материала, тепловые кoмпе:-)сатори 7 — 9, нагреватели 10 калорим .три вской ячейки, тепловые эУраны 11— 5, дер .этель 1G образца, нагреватели 17

55 тепловых компенсаторов с датчиками температурыры.

Устройство содержит рабочую адиабатическими экранами 2 и 3 и калориметрическая ячейка 1, расположенным в камере 4.

Подвеска калориметрической ячейки 1 и адиабатических экранов 2 и 3 выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы 5 с внутренним диаметро л, соответствующим диаметру калориметрической ячейки 1, о которой находитсмя образец 6. Труба 5 пропущена через адиабатические экраны 2 и 3 и закреплена одним иэ своих концов с калориметрической ячейкой. Внутри трубы 5 установлен держатель 16 образца 6, а на внешней поверхности трубы — адиабатические экраны 2 и 3. На держателе 16 последовательно закреплены тепловые экраны 11 — l5 и тепловые компенсаторы 7 — 9 с нагревателями 17, которые содержатдатчи и температуры. Держатель 16 Bbtllolllloll из низкотеплопрооодной керамики с малым поперечным сечением. Тепловые кол1пенсаторы 7 — 9 и тепловые экраны 11 — 15 находятся о тепловом контакте со стенкой трубы

5. При этом тепловые экраны 11 — 15 образуют с адиабатическими экранами 2 и 3 замкнутые тепловые контуры. Внутренняя полость трубы 5 соединена с системой вакуумирования (не показана).

Устройство работает следующил образом.

Образец 6 размещают внутри калориметрической ячейки 1. При помощи нагревателей 10, размещенных нэ калориметрической ячейке 1, адиабатических экранов 2 и 3, тепловых экранов 11 — 15 и тепловых компенсаторов 7 — 9 поддерживается адиабатический режим устройства.

Температура тепловых экранов 11 — 15 у стенки трубы 5 равна температуре соответствующего элемента, расположенного на внешней поверхности трубы 5. Такте, пература теплсоого экрана 14 у стенки трубы 5 будет соответствовать температуре адиабатического экрана 3. Этим са лыл1 тепловой экран 14 образует с адиабэтическим экраном 3 замкнутый тепловой контур, что создаeT устойчивый адиабатический режим работы устройства.

Хороший тепловой I;QHTQKT тепловых экранов 11 — 15 с внутренней поверхностью трубы 5 обеспечивается при помощи тер лоустойчивой теплопроводной смазки. В этом случае образуется надежный тепловой . лост от экранов тепловых к экранам адиабатическим. Когда адиабатический режим калориметрической ячейки поддержать не удается, подключают теплооые ко лпенсаторы 7 — 9, снабженные нагревателями 17. При помощи

1704052 системы поддержания адиабатического режима (не показана), которая включает регулятор температуры и электронный блок, обесг1ечиоается равенство температур л.ежду компенсатором и тепловым экраном. 5

Улучшение адиабатизации калориметрической ячейки 1 в направлении трубы 5 может быть обеспечено и за счет подключения внутренней полости трубы 5 к системе вакуумирования и создания вакуума в этой по- 10 лости.

Смена образца 6 из калориметрической ячейки 1 осуществляется следующим образом. Внутренняя полость трубы 5 отключается от системы вакуумирования. Из 15 полости трубы 5 вынимается держатель 16, на котором закреплены тепловые экраны 11 - 15 и исследуемый образец 6. Образец заменяется, и держатель 16 с новым образцом и тепловыми экранами 11 — 15 снова встав- 20 ляется в трубу 5.

Как показала экспериментальная проверка опытного устройства. время, необходимое для замены образца, составляет 300 — 500 с, а время вывода устройства на адиа- 25 батический режим не превышает 10 с. В известных устройствах первый временной показатель практически на порядок больше, чем в предлагаемом устройстве, а второй— в 2 — 3 раза. 30

Сокращение времени выхода устройства на адиабатический режим обусловлено тем, что в процессе смены образца вакуум междуадиабатическими зкранал1и сохраняется и само время смены образца 35 существенно меньше, чем в известных устройствах. Исключение полной разборки рабочей камеры для смены образца позволяет повысить надежность устройства, а уменьшение времени смены образца и выхода на адиабатический режим увеличивает производительность при сохранении заданной точности определения искомых характеристик.

Формула изобретения

Устройство для определения теплофизических свойств материалов, содержащее рабочую камеру, калориметрическую ячейку, вдиабатические экраны, подвеску калориметрической ячейки и адиабатических экраной, системы вакуумироввния и поддержания вдивбвтического режима. о т л ич а ю щ е е с я тви, что, с целью повышения надежности устройства и упрощения замены образцов без снижения точности измерений, в нвм подвеска выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы, пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру калориметрической ячейки, закрепленной нв одном из концов трубы, на внешней поверхности которой закреплены вдиабатические экраны, в внутри трубы установлен держатель образце, на котором последовательно закреплены тепловые экраны, находящиеся в тепловом контуре со стенкой трубы, причем часть из них образует с адиабатическими экранами замкнутые тепловые контуры, в часть контактирует с тепловыми компенсаторами, установленными ча внешней поверхности трубы в плоскости экранов и соединенными с системои поддержания адиабатического режима, причем внутренняя полость трубы автономно соединена с системой ввкуумирования.

1704G52

10

Редактор О. крипта

5акаэ 50 Тираж Подписное

БНИ! ПИ Государственного комитета по иао".ретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Г1рэизводстве но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1Q1

f7

17

77

11 ужей теие

Составитель Н. Грищенко

Тскред M.1 с.ргентал Корректор Н, Кучерявая