Устройство для измерения тепловых свойств веществ при температуре до 3000 @ с и избыточном давлении газа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ii911279

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. 1вмд-ву (22) Заявлено 301079 .(21) 2834674/18-25 sr e. sN. а О1 ж 25/20 с присоединениЕм заявки ИЯ

Государственный комитет

С.СС Р ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070382. Бюллетень Йо 9 ЩУДК 620.179.13 (088.8) . Дата опубликования описания 07 ° 03.82

A.Ã.Øàøêîâ,A.Ñ.3åëåïóãà,B.C.Êàðïåíêî И B.È.Òþêàåâ

P2) Авторы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ, CBOACTB

ВЕЩЕСТВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ДО 3000С И ИЗБЫТОЧНОМ

ДАВЛЕНИИ ГАЗА и у

Изобретение относится к технике теплофизического приборостроения и может быть использовано также в дру" гих отраслях техники, в которых используют, высокие температуры и давления, в особенности для исследования теплофизических и термокинетических свойств веществ.

Известно устройство для исследования процессов, происходящих с изменением веса вещества в условиях высоких температур и давлений (1).

Однако это устройство обладает низкой точностью измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования процессов, происходящих с изменением веса вещества при высокой температуре и давлении, содержащее рабочую камеру, термостатируемые фланцы, весоизмерительное устройство. Нагрев образца до требуемой температуры обеспечивается нагревательной камерой, а весоизмерительное устройство снабжено холодильником и газовым затвором для отделения весов от реактора (21.

Недостатками этого устройства являются наличие в установке нагревательной камеры, которая обладает значительной термической инерционностью., конструктивная сложность отдельных узлов, которая, в свою очередь, приводит к погрешностям в измерениях и обеспечении постоянства режимных параметров в .установке.

Цель изобретения — повышение точности за счет поддержания постоян.ства давления и температуры, расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в:устройство для измерения тепловых свойств веществ при темпе-. ратуре до 3000 С и избыточном давлении газа, содержащее закрепленную на рабочем столе рабочую камеру с встроенными в нее весами, дополни- тельно введены источник радиационного нагрева, установленный на опоре, обтюратор и затвор, расположенные над камерой, выполненной с оптическими измерительными каналами и тремя штуцерами подачи и удаления газа в крышке и боковой стенке камеры, с

25 главным оптическим вводом, находящимся на одной оси с отверстием обтюратора, затвором, источником радиационного нагрева, при этом в осно вании камеры жестко закреплена кон«

30 сольная балка с тенэометрическими

911?79 датчиками, на конце которой установ-лен керн с чашкой для образца, и ввернут штуцер для подачи газа продувки.

Лрн этом камера расположена на координатном столе с возможностью ее передвижения в трех направлениях

На фиг. 1 представлена общая компановка устройства; на фиг., 2 разрез A-A на фнг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2. 10

Устройство для измерения тепловых свойств веществ при температуре до

3000 С н избыточном давлении газа включает рабочую камеру 1, закрепленную на координатном столе 2 с электроприводами 3 .и 4, источник 5 радиационного нагрева, установленный на опоре 6, расположенные над камерой обтюратор 7 и затвор 8. Камера с входящими s нее крышкой 9 и основанием 10 термостатируются проточной водой. В крыаку 9 вмонтированы находящийся на одной оси с отверсти. ем обтюратора, эатвором, источником радиационного нагрева главный Ояти» д5 ческий ввод 11, через которнй подается лучистая энергия на образец 12, оптические каналы 13 для визуального наблюдения за состоянием образца и измерения его температуры и два щтуцера 14 и 15 для подачи и удаления газа.9 боковую стенку камеры встрое.ны оптические -каналы 16 для внзуалЬиых наблюдений за образцом,регйстр& ции его физического состояния и ытуцер 17 для подачи газа продувки.убыль35 массы образца фиксируется теизоиетрическими датчиками 18, приклеенными иа жестко закрепленную в Основании

10 камеры консольную балку 19„ На конце которой установлен керн 20 с. 46 обраэцам 12. Предотвращение прогиба консольной балки 19 прн установке, на чааку керна 20 и снятии образца

12 обеспечивается нижним и верхним арретирамн 21. Подача газа продувки

В оснозаийе 3.9 камеры Осуществляются через виуцер 22. 1 аз, подаваемый через вЩщер 14 и. трубопровод 23 в краину 9 «амеры, попадает под главный оптический ввод 11, предотвраща еъ его загрязнение продуктами хниичесмнх реакций и удаляется нз каме-. ры Ыо дренажному трубопроводу 24, соединенному. с системой.зацериых, измерительных и регулирующих средств 55 цо МоитроЛю давления и состава газов а- рабочей камере 1.

Устройство для измерения тепловых сввйств веществ:при температуре до

ЗООО С и избыточном давлении газа, 60 которое*может быть порядка-нескольких десятков ИПа, работает следующим образом.

Образец 12 исследуемого вещества при снятой с камеры .1 крышке 9 уста- 65 навливается на чашку керна 20, который своим основанием опирается на консольную балку 19 с наклеенными на нее тензодатчиками 18.

Для предотвращения прогиба консольной балкь| 19 ее фиксируют нижним арретиром 21. После этого камера эакрывается крышкой 9 и герметиэнруется путем затяжки шпилек, соеди-.

Няющих крышку 9 и основание 10 камеры 1 (фиг. 2)..Для очистки камеры

1 н газовых магистралей от возможных загрязнений устройство вакуумируют, после чего. обеспечивают достижение требуемого в эксперименте давления газа.

Подачу газа в камеру 1 осуществляют посредством штуцеров 14, 17, 22 н трубопровода 23, а дренаж — по трубопроводу 24 и далее в магистраль с системой запорных, измерительных и регулирующих средств по контролю давления и состава газов в рабочей камере 1 (фнг. 3) .

Нагрев образца 12 до требуемой температуры достигается включением источника 5 радиационного нагрева и злектроприводов 3 и 4, координатного стола 2у обтюратора 7 и .открытием затвора 9.

В процессе эксперимента (например прн исследовании тепловых свойств деструкционных материалов) под воздействием высокой температуры и давления в образце 12 пройсходят xliweческие превращения, обуславливающие изменение его массы. и образование летучих продуктов реакции. При этом изменяется толщина образца 12 и его верхняя поверхность перестает бить в фокусе источника 5 радиационного нагрева. Включением злектролриводов

3 и 4 координатного стола 2 образец

12 вновь устанавливают в фокусе источника 5 .радиационного нагрева. Ки-. яетика убыли массы образца 12 фик-. сируется с ноФеаяью тензометрических датчйкоа Щ и записывающей аппаратуры е

Распределение температур по толщине образца и динамика его изменения, в зависимости от конкретной задачи исследования, .фиксируются либо термопарами, либо пирометрами через em« ec««e каналы 13 H 16

Подача инертного газа s камеру 1 по трубопроводу 23 позволяет избежать загрязнения летучими продуктами главного оптического ввода 11, через который проходит излучение источника 5 радиационного нагрева.

После окончания эксперимента от-. ключают источник 5 радиационного нагрева, сбрасывают давление гаэа, снимают крышку 9 и иэ камеры 1 извлекают керн 20 с остатками исследуемого образца 12, причем для предотвра911279 щения прогиба консольной балки 19 ее арретируют верхним арретнром 21.

По сравнению с известными устройствами для подобных целей (создание внутри сосуда печи, в которую помещен исследуемый образец) наиболее эффективно, с точки зрения снижения термической инерционности, пред- лагаемое устройство, в котором реа« лиэуется радиационный подвод энергии к образцу. При этом мощность и режим. подвода теплового потока к образцу (непрерывный, импульсный или но другому требуемому закону) регулируется посредством обтюратора, имеющего вращакюаийся:съемный диск с требуемяМ, для конкретных исследуе» .мых веществ и реаймиых параметров, количеством профилированных Отверстий, что обеспечивает высокую точ- ность взмереиия.

Кроме того, в зависимости от поставленной задачи. исследования, использование злектроприводов координатного стола, иа котором расположена камера с образцом, позволяет также.задавать иа поверхности образца либо стационарный тепловой поток (например, в случае разрушения ма-. терйала при сублимации или деструкции), либо иестационарный (в случае изменения граничных условий на поверхности образца по заранее заданному закону). форМула изобретения

1. Устройство для измерения тепловых свойств веществ при температуре до 3000"С и избыточном давлении газа, содержащее закрепленную на рабочем столе рабочую камеру с встроеннымн в нее весами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности эа счет поддержания постоянства давления и температуры, расширения диапазона измерений, в него введены источник радиационного нагрева, установленный на опоре, обтюратор и затвор, расположенные над камерой, выполненной с оптическими измерительными каналами и тре;:мя штуцерами подачи и удаления газа ! в кришне и боковОй стенке камеры,,с главным оптическим вводом, находящимся на одной оси с отверстием обтюратора, затвором, источником радиационного нагрева, при этом в основании камеры жестко закреплена консольная балка с тензометричес26 кими датчиками, на коице которой установлен керн с чашкой для образца, и ввернут штуцер для подачи rasa продувки..

2. Устройство по п. 1, о .т л иЯ ч а ю щ е е с я тем, что камера расположена на координатном столе с возможностью ее передвижения в трех направлениях.

Источники информации, З© принятые во внимание при экспертизе

1. Головина Е.С., Котова Л.Л.

Сублимация углерода в потоке.« Теплофизика высоких температур. .

1972, М 2, с. 368.

2. Авторское свидетельство СССР

9 366399,:кл. 0 01 М 25/58,, 1970 (прототип) .

911279

Составитель А.Хорцев

Редактор И.Николайчук Техред T. Иаточка Корректор A.Ôåðåíö

Заказ 1109/28 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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