Устройство для определения теплофизических характеристик материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЮТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 260979 (2f) 2843469/18-25 (51)М Кл с п эисоедийеиием заявки Но (23) ПриоритетG 01 И 25/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 301281 Ьюллетень ЙЯ 48

Дата опубликованияописания 30.1281 (53) УДК 536. 2 (088.82 (72) Авторы

Б.П.Колесников, Г.M.Cåðûõ и В.Г.Сысоев (54 ) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, а точнее к устройствам, служащим для определения теплофиэических характеристик матери g алов (коэффициентов теплопроводности,температуропроводности. тепловой активности и теплоемкости) .

Известны устройства для определения теплофизических характеристик ма- т0 териалов, в которых используются нагреватели и термометры сопротивления, выполненные из проволоки (1 ).

Известные устройства обладают значительной собственной теплоемкостью И и инерционностью. Они сложны в изготовлении и обладают малой механической прочностью и износоустойчивостью, Наиболее близким к предлагаемому яЭляется устройство для определения 20 теплофизических характеристик материалов, в котором нагреватель вмпсФнен из константановой проволоки диаметром 0,15 мм, намотанной на шаблоне, и склеен эпоксидным компаундом. Тер- 25 мометр сопротивления выполнен иэ медной проволоки диаметром 0,09 мм и также проклеен эпоксидным компаундом.

Общая толщина нагревателя и термометра сопротивления порядка 0,6-1,2 мм(2),30

Применение подобного термопреобра,эователя вносит большую ошибку при определении теплофизических характе ристик материалов за счет собственной теплоемкости и инерционности. При изготовлении более тонких нагревате-. лей н термометров сопротивления резко падает их механическая прочность и возрастает трудоемкость изготовления, Известные устройства с такими нагрева телями и термометрами сопротивления имеют небольшой срок службы и ненадежны в работе.

Цель изобретения — .повышение точности и надежности, увеличение долговечности, а также упрощение изготовле . ния устройств для определения теплофизических характеристик материалов.

Эта цель достигается тем, что ° в устройстве для определения теплофизических характеристик материалов, включающем нагреватель и термометр -. сопротивления, нагреватель и термометр сопротивления выполнены из фольги, наклеены на полиимидную плен ку с противоположных сторон, причем нагреватель и термометр сопротивления выполнены в виде сетчатого круга и расположены соосно.

894512 ни. Выделяемое нагревателем тепло практически зависит только от напряжения питания, так как ТКС материала нагревателя очень мало. Далее по данным изменения температуры в зависимости от времени, используя соответствующие формулы, рассчитывают требуемые теплофизические характерис/ тики исследуемого материала.

Погрешность определения теплофизических характеристик, например, сыпучих материалов устройством составляет 3-5%, в то время как при при применении известного устройства 7-10%.

Такое устройство просто в изготовлении и позволяет применять деше-, вую планарную технологию. За счет применения в термопреобразователе из-, носостойкой прочной пленки и износостойкого покрытия повышается надеж- ность и увеличивается долговечность работы устройства для определения теплофизических характеристик материалов.

Формула изобретения

1. Устройство для определения теплофиэических характеристик ма- териалов, включающее нагреватель и термометр сопротивления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, увеличения долговечности и упрощения ,изготовления, нагреватель и термометр сопротивления выполнены из фольги, наклеены на полиимидную пленку с противоположных сторон, причем нагреватель и термометр сопротивления выполнены в виде сетчатого круга одинакового диаметра и расположены соосно

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с .я - тем, что нагреватель и термомето сопротивления выполнены различных диаметров, причем диаметр . нагревателя больше диаметра термометра сопротивления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Морачевский И.И. Спектор Б.В., Рязанцев В.И. Метод и прибор для определения теплофизических характеристик материалов без взятия пробы.-Тепло- и массоперенос." Минск, 1962, т. 1, с. 61-64.

2. Серых Г.N., Гергесов Б.A.Íoâûé скоростной метод исследования теплофизических свойств сыпучих пищевых продуктов.-"Известия ВУЗОВ. Пищевая технология", 1976, 9 2. с.162 (прототип)В зависимости от используемого решения и условий эксперимента нагреватель и термометр сопротивления

I могут быть одинаковых диаметров или различных, причем диаметр нагревателя всегда больше диаметра термометра соп-. ротивления.

При подаче напряжения питания на нагревателе происходит выделение тепла, при этом изменяется температура исследуемого материала и самого устройства; Термометр сопротивления О измеряет температуру исследуемого материала в течение эксперимента.

Далее ло данным измерения температуры в зависимости от времени, используя соответствующие формулы, рассчитывают 5 требуемые теплофизические характеристики исследуемого материала.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Термопреобразователь состоит из 20 подложки 1, например износостойкой прочной пленки, выполненной иэ полиамида, на одну сторону которой нак+ леена фольга из металла с малым температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), например, нихрома или коистантана, а на другую — фольга иэ металла с большим ТКС, например ни" неля или меди. Толщина фольги поряд ка 5-2q мкм.

На фольге с малым ТЕС методом

Планарной технологии выполнен нагреватель 2, а на фольге с большим

ТКС таким же образом выполнен термометр 3 сопротивления. Причем они расположены соосно, имеют одинако"-, 35 вую форму (например, могут быть выполнены в виде круга одного и того же радиуса) .

При необходимости, в зависимости от применения нагреватель 2, термо- 4р

1 метр .3 сопротивления или оба вместе покрываются иэносостойким защитным слоем 4,например фторопласто.: вой эмульсией. Общая толщина устройства составляет 20-50 мкм.

Устройство работает следующим об- разом.

Создают контакт устройства с исследуемым материалом,(например, помещают в исследуемый сйпучий материал), термостатируют некоторое время (I- SO

15 мин) и подают необходимое напряжение питания на нагреватель 2.

При подаче на нагреватель 2 нап" ряжения питания происходит выделение тепла, при этом изменяется температура и следуемого материала и самого устройства (следовательно, и термометра сопротивления . Термометр 3 сопротивления регистрирует это изменение:. температуры в зависимости от време894512

Составитель A,Õoðöåâ

Редактор Н.Гришанова Техред Т. Маточка Корректор. A. Дзятко

Заказ 11472/68 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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