Устройство для измерения коэффициента теплопроводности криоосадка сублимирующих веществ

Устройство для измерения коэффициента теплопроводности криоосадка сублимирующих веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КРИООСАДКА СУБЛИМИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, содержащее хоподильник, которого образовано установленным в охранном кольце тепломером, и расположенный с внешней стороны тепломера элемент для формирования образца криоосадка , снабженный дифференциальной термопарой , от л и. чающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и чувствительности устройства, элемент для создания образца выполнен в в№де paivffiH из изоляционного материала, а, дифференциальная термопара образована натянутыми на рамку отдельными петлями из одного электродного материала образующими решетки и соединенными перемычками из другого электродного материала , при этом часть петли со стороны тепломера соединена с частью соседней петли, ;расположенной с противоположной стороны рамки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

=. 1

:.) («1

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3246784/18-10 (22) 29.01.81 (46) 23.07.83. Бюп. - № 27 (72) В.A. Барков (53) 536.53 (088.8) (56) 1. Авторское свидетепьство СССР № 446818, кп. G 01 М 25/18, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 736747, кп. С 01 N 25/18, ).980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ

НИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕППОПРОВОДНОСТИ КРИООСАДКА СУБЛИМИРУЮЩИХ

ВЕЩЕСТВ, содержащее хоподипьник, дно которого образовано установленным в охранном кольце теппомером, и расположенÄÄSUÄÄ 1030712 А

3(51) G 01 И 25/18; (j 01 К 7/02

«Э б ный с внешней стороны тецпомера элемент дпя формирования образца криоосадка, снабженный дифференциапьной термс парой, о т и и. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и чувствительности устройства, элемент дпя создания образца выпопнен в виде рамки из изопяционного материала, а дифференциальная термопара образована на1янутыми на рамку отдепьными петпями из одного электродного материапа,образующими решетки и соединенными перемычками из другого электродного материала, при этом часть петли со стороны теппомера соединена с частью соседней петли, -расположенной с противопопожной с> с1ороны рамки.

1 103071

Изобретение относится к тецпофизическим измерениям и предназначено для измерения коэффициента теппопроводности криоосадка веществ, субпимирующих при низкой температуре, например гексафторида урана (0", ). известно устройство для измерения тепцоцровод ности эпектропроводных материалов, содержащее образец и теппомер, расположенные на холодильнике в зоне 10 равного облучения„ причем сверху и снизу образца устацовпень. пластины, образу ощие с ним естественную дифференциапь» ную термопару (3 j.

Известное устройство непьэя испольэовать для измерений коэффициента теппопроводности неэпектропроводных веществ, оно не обеспечивает стабильность теплового контакта исспедуемого вещества с

v пластинами и непригодно для работы с

"убпимирующими веществами, в частности с гексафторидом урана, по причине его высокой летучести и химической агрессивности.

Наиболее близким по технической сущ- у5 ности к предпагаемому является устройство для измерения коэффициента теппопроводности, содержащее холодильник, дно которого образовано теппомером, и расположенный с внешней стороны теппомера

30 элемент дпя формирования образца криоосадка, снабженный дифференциальной термопа рой.

Данное устройство содержит поспедоватепьно распопоженные хоподипьник„теппомер, выпопненные из эпектропроводного материапа пластины, соединенные между собой перемычкой из другого эпектропрсводного материала и образующие дифференциальную термопару, причем нижняя ппастина выполнена с отверстиями 2 (.

Б указанном устройстве условия измерения соответствуют требованиям работы с гексафторидом урана и аналогичными соединениями, но эпектропроводные пластины с перемычками образуют одиночную дифференпиапьную термопару, сигнал которой мап и требует дпя его измерения высокочувствитепьной аппаратуры. При выполнении большого объема измерений это требует существенной затраты врем 50 ни. Кроме того, дпя получения достаточного по вепичине сигнапа необходима значительная толщина образца, что увепичивает время формирования образпа и время . установления стабильного тепловогс режима,55 цепью изобретения,является поеишение точности измерений и чувствительности устрой тьа 9

2 2

Указанная цепь достигается тем, что в устройстве дпя измерения коэффициента теппопроводности криоосадка субпимирующих веществ, содержащем хоподипьник, дно которого. образовано установленным в охренном кольце тепломером, и расположенный с внешней стороны тепломера элемент для формирования образца криоосадка, снабженный дифференциальной термопарой, элемент для создания образца выполнен в виде рамки из изопяционного материапа, а дифференциальная термопара образована натянутыми на рамку отдепьными петлями из одного электродного материапа, образующими решетки и соединенными перемычками из другого электродного материала, при этом часть петли со стороны теппомера соединена с частью соседней петпи, распопоженной с противоположной стороны рамки.

На фиг. 1 приведено устройство дпя измерения коэффициента теппопроводности криоосадков веществ, сублимирующих при низкой температуре, общий вид; на фиг.2 изображены проволочные петли и их соединение перемычками.

Устройство содержит хоподипьник 1, теппомер 2 с охранным копьцом 3, которое вместе с теппомером образует дно холодильника. Для снижения параэитных теппопритоков холодильник окружен внутренней теплоизопяцией 4, охранным пространством 5,,заполненным тем же хпадагентом, что и холодильник, и внешней теппоизопяцией 6. Теппомер снабжен многоспайной дифференциальной термопарай 7 и термопарой 8, измеряющей температуру его нижней поверхности, Нижняя часть устройства заключена в герметичный кожух 9, снабженный штуцером

10 для вакуумирования рабочего пространства 11 и подвода в газообразном виде исспедуемого вещества.

С нижней (внешней) стороны теппомера при помощи стоек 12 закреплен епемент дпя создания образца в виде рамки

1 3, вы по лненной из . апект роизопяционного материала. На рамку 13 натянуты петли из термоэпектродной проволоки, например, медной, обращенные к тепломеру, стороны 14 которых и противопопожные стороны 15 собраэуют плоские решетки. Петли последовательно соединены пвремычками 16 из другой термопроводной проволоки, например копе левой, причем обращенная к теппомеру сторона одной петли соединена с противоположной стороной соседней петли, а петли с переЭ 10307 мычками образуют многоспайную термопа руе

Устройство работает следующим образом.

Хоподипьник 1 и охранное пространство 5 заполняют хпадагентом, например сжиженным газом, и выдерживают до установпения рабочей температуры. Через .штуцер lQ откачивают рабочее пространство 11 и подают пары изучаемого ве- !О щества, при этом на нижней поверхности теппомера 2 и охранного кольца 3 цеЪ сублимируется в виде криоосадка исспедуемое вещество, пары которого свободно проходят через провопочные решетки, Про- 15 цесс десубпимаиии протекает при виэуапьном контроле (через не показанные на чертеже окна в кожухе 9), пока криоесадок исспедуемого вещества не эапопнит проем рамки 13 между нижней поверх ностью теппомера 2 и охранного копьца

3 и решеткой, образованной противоположными теппомеру сторонами 15 провопочных петель, сформировав образец. Поскольку конструкиией устройства обеспечивается высокая степень одномерности теплового потока, то диаметр образца с. необходимой точностью. задается диаметI ром теппомера 2, а толщина образцарасстоянием между сторонами 14 и 15 петель.

Поспв окончания формирования обраэиа и выдержки дпя стабилизации тепловых параметров отсчет перепада температуры на образце проводят по показаниям многоспайной дифференциапьной термопары, . образованной решетками 14 и 15. Тепловой поток определяют по показаниям мно госпайной термопары 7 теппомера, кото- рую предваритепьно градуируют, напри 40 го азота. Измерения проводят при разных

12 4 тепповых потоках. Коэффициент теппопроводности (ВТ/м.К) определяют по формуd %

Д - — —

c3t где с - тепповой поток через теппомер и образец, Вт;

dt - перепад температур на образце, К;

5 - плошадь образца, равная площади теппомера, м2;

3 - -топщина образца, равная расстоянию между противопопожными сторонами петепь, M.

Предпагаемое устройство позволяет повь|сить чувствитепьность устройства.

Так, пРи топщине образца 5 мм и перепаде температуры на образце 10-20 К устройство дает сигнал 4-8 мВ, что позвопяет применить автоматнческий потенциометр, например, типа КСП-4. И прототиле при тех же условиях вепичина сигнала составляет 200-400 мкВ и требу ется применение прецизионного потенциометра (например, Р 306) дпя измерения данного сигнала с необходимой точностью.

Повышается точность измерений коэффициента теппопроводности, так как она в значительной степени зависит от точ ности опредепения расстояния между плоскостями верхней и нижней решеток, а последние в свою очередь, задаются как расположением верхней и нижней поверхностей рамки, так и конструктивным вы полнением термоэпектродов.

Кроме того, устройство дает возможность при прочих равных усповиях увеличить производитепьност ь измерений.

Применение автоматического потенцйометра ускоряет проведение измерений в

5-7 раз.

Составитель Г, Мухина

Редактор Н. Лазаренко Техреа М.Коштура Корректор С. Шекмар

Заказ 8202/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

- по делам изобретений н открытий

11З035, Москва, R-35, Раушская наб., a. 4/5

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