Устройство для измерения эффективной радиационной теплопроводности

 

ОП И

ИЗОБ

К АВТОРСК

Союз Соаетскии

Социалистических

Республик 697895 (61) Дополнитель (22) Заявлено 24. с присоединением (23) Приоритет

Опубликован

Дата опубли

53)M. Кл.

G 01 N 25/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

53) УДК ЬЗб.2 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г.Н. Данилова, О,Б. Цветков, Ю,A Лаптев и A.È. Васильков

Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (7)) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОИ

РАДИАЦИОННОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изббретение относится к классу устройств, предназначенных для измерения теплопроводности полупрозрачных веществ, преимущественно газов и жидкостей. Устройство может найти применение в исследовательских лабораториях при измерении теплопроводности веществ, для которых механизм теплопереноса отягощен радиацион-О ной компонентой.

Известны устройства для измерения эффективной радиационной теплопроводности методом коаксиальных цилиндров (1). Основным недостатком этих устройств является низкая точность измерений.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство (2), в котором в одной и той же ячейке последовательно заменяется внутренний цилиндр на цилиндр меньшего или большего диаметра. Измерительная ячейка представляет собой два коаксиальных цилиндра, между которыми находится исследуемое вещество. Во внутреннем цилиндре расположены нагреватель и спаи термопар. Указанное устройство обеспечивает измерение эффективной теплопроводности при различных значениях зазора между цилиндрами в широком диапазоне температур и давлений.

Недостатком этого устройства является необходимость смены внутреннего цилиндра, что нарушает иден-. тичность условий измерения, вследствие имеющихся после перемонтажа изменений в расположении нагревателя и особенно спаев термопар в теле внутреннего цилиндра. Хотя нагреватель и спаи термопар располагаются в отдельных металлических чехлах, добиться полной идентичности в их расположении после перемонтажа практически не удается. Этот недостаток приводит к снижению достоверности полученных результатов, к снижению точности за счет появления неконтролируемых систематических и случайных погрешностей и, в итоге, может существенно исказить конечные результаты измерения. Так в одном из указанных устройств величина измеренной эффективности радиационной теплопроводности оказалась весьма значительной, тогда как в двух других для того же вещества ее величина получилась в несколько раэ меньше. б 97895 диаметров внутреннего цилиндра. На основании опытов получают зависимость эффективной теплопроводности вещества от толщины слоя и, экстраполируя эту зависимость к нулевой толщине слоя, находят истинную теплопроводность. Значение эффективной радиационной теплопроводности для каждой толщины слоя определяют как разность р д- gy ис

Целью изобретения является ловышение надежности и точности измерений.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве внутренний цилиндр делается составным; он представляет собой тонкостенную метал5 лическую трубку из малотеплопроводного материала, длина которой в

20-25 раз больше ее диаметра, с расположенными в ней спаями термопар и нагревателем; на трубку по посадке

10 надевают сменную металлическую втулку из высокотеплопроводного материала, длина которой относится к ее диаметру. примерно как 10:1.

На чертеже показан вариант выпол15 нения предлагаемого устройства.

Устройство состоит из двух вертикальных коаксиальных цилиндров 1 и 2.

В зазоре между цилиндрами 3 находится слой исследуемого вещества. Сменную металлическую втулку 2 надевают по посадке на металлическую трубку 4, в которой размещены нагреватель и термопары. Устройство герметизируется штуцером 5 и уплотняющей крышкой б. 25

Уплотняющая крышка с центрирующим выступом выполнена как одно целое с металлической трубкой 4, Работа устройства происходит следующим образом, 30

Включают нагреватель внутреннего цилиндра. Тепловой поток Q от нагревателя проходит через слой исследуемого вещества. Регистрируя разность темпеРатУР ht в слое вещества, мож- 35 но вычислить эффективную теплопроводность вещества по формуле

Q Kn— б2 д1

ЭФ4 2 tat

d — внутренний диаметр наружного 4О

2 цилиндра;

dq — наружный диаметр внутреннего цилиндра;

6 — длина внутреннего цилиндра.

Затем заменяют металлическую втул- 45 ку, что приводит к изменению диаметра внутреннего цилиндра и, следовательно, толщины слоя вещества. Определяют значение эффективной теплопроводности для нового диаметра внут- 5{) реннего цилиндра d+ по формуле и д1 а е>— зф 2 21 ь1 р

При необходимости проводят изме- 55 рения еще для нескольких значений

Л вЂ” истинная теплопроводность; pqA — эффективная радиационная теплопроводность.

Использование предлагаемого изобретения позволяет создать простое и компактное устройство, обеспечивающее надежное и точное измерение радиационной теплопроводности полупрозрачных веществ в широком диапазоне температур и давлений методом коаксиальных цилиндров. Измерения. осуществляются в идентичных условиях эксперимента при неизменном расположении нагревателя и термопар с помощью одной измерительной ячейки, обеспеченной набором сменных металлических втулок.

Формула изобретения

Устройство для измерения эффективной радиационной теплопроводности полупрозрачных веществ, преимущественно жидкостей и газов, содержащее два коаксиальных цилиндра, разделенных слоем исследуемого вещества, нагреватель и спаи термопар, расположенные во внутреннем сменном цилиндре, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, внутренний цилиндр выполнен из тонкостенной металлической трубки из малотеплопроводного материала с диаметром в 2025 раз меньше ее длины, и сменной металлической втулки,с диаметром, относящимся к ее длине как 1:10.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Геллер В.З. и др. Инженернофизический журнал, 1974, т. 26, Р 6, с. 1052-1057.

2. Расторгуев Ю.Л. и др., Инженерно-физический журнал, 1977, z.33, Р 2, с. 275-279 (прототип) .

6 97895

Составитель A. Волков

Техцед Э Лужик Корректор E. Папп

Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитеТа СССР по делам иэобретений и открытий

113035ИоскваЖ-35 Раушская наб ° д. 4 5

Редактор И. Шубина

Закаэ 6919/31

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул . Проектная,4