Устройство для неразрушающего контроля теплофизических характеристик материала

Устройство для неразрушающего контроля теплофизических характеристик материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮ ЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРА ТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА, содержащее эта лон, выполненный в виде приводимого во время контроля в непосредственный контакт с исследуемым материалом цилиндра, на торце которого соосно с ним установлены плоский нагреватель и рабочий измеритель температуры, а на его оси - контрольный измеритель температуры, причем рабочий и контрольный изме- . рители температуры подключены к блоку регулирования и индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности измерений путем уменьшения времени термостатирования системы эталон - исследуемый материал, эталон заключен в соосно расположенные высокотеплопроводный стакан и корпус , между которыми установлена первая термобатарея, а устройство дополнительно содержит основание с вставленной в него высокотеплопроводной плитой с второй термобатареей , измерители температуры-стакана и исследуемого материгша, при этом корпус выполнен с возможностью перемещения относительно основания, а измерители температуры стакана и иссследуемого материала совместно с рабочим и контрольньвд измерителями температуры, подключены к блоку, регулирования и индикации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

И

РЕСЛжЛИК

ЗСЮ 6 01 Н 25 18

УДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 35&3950/18-25 (22) 27 . 04 ° 83 (46) 07. 11. 84. Бюл. В 41 (7 2) Г.М. Серых, Б.П. Колесников и В.I".Ñûñoåâ (71) Краснодарский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 536. 6 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 149256, кл. G 01 N 25/00, 1959.

2.Серых Г.М., Колесников Б.П., Сысоев В.Г Прибор для комплексного определения теплофизических характеристик материалов.- Промышленная теплотехника, 1981, 9 1, с.85-91 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА, содержащее эталон, выполненный в виде приводимого во время контроля в непосредственный контакт с исследуемым мате.риалом цилиндра, на торце которого соосно с ним установлены плоский

„.SU„„A нагреватель и рабочий измеритель температуры, а на его оси - контрольный измеритель температуры, причем рабочий и контрольный изме- . рители температуры подключены к блоку регулирования и индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений путем уменьшения времени термостатировання системы эталон — исследуемый материал, эталон заключен в соосно расположенные высокотеплопроводный стакан и корпус, между которыми установлена первая те1жобатарея, а устройство дополнительно содержит основание с вставленной в него высокотеплопроводной плитой с второй термобатареей, измерители температуры стакана и исследуемого материала, при этом корпус выполнен с возможностью перемещения относительно основания, а измерители температуры стакана и нссследуемого материала совместно с рабочим и контрольным измерителями температуры, подключены к блоку регулирования и индикации.

1122952

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, а точнее к устройствам, служащим для контроля теплофизических характерксткк (коэффициентов теплопроводностк и темпе) ратуропроводности, тепловой активнос- ти и объемной теплоемкостк) .материала.

Известно устройство.для неразрушающего контроля неметаллических материалов, содержащее цклиндркчес- 10 кий эталон с расположенными на од- . ном основании нагревателем и измерителем температуры. При проведении контроля эталон устройства прижимают к поверхности исследуемого материала 15 и выдерживают до выравнивания температуры эталона и исследуемого материала, после чего на нагреватель подают стабилизированное напряжение и по изменению температуры в плоскости контакта, фиксируемой измери" телем температуры, рассчитывают теплофизические характеристики исследуемого материала jlj .

Недостатком данного устройства является значительное время термостатирования системы эталон — исследуемый материал, которое достигает

30-50 мин.

Наиболее бЛизким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для нераэрушающего. контроля теплофизических характеристик материала, содержащее эталон, выполненный в виде приводимого во время контроля в непосредственный контакт с исследуемым материалом цилиндра, на торце которого соосно с ним установлены плоский нагреватель и рабочий измеритель температуры, а в его геомет- 40 рическом центре — контрольный измеритель температуры, причем рабочий и контрольный измерители температуры подключены к блоку регулирования и индикации (2)

Основным недостатком известного устройства для неразрушающего контроля теплофизических характеристик материала является длительное время термостатирования системы эталон исследуемый материал и следствием этого, низкая производительность из= мерений.

Целью изобретения является повышение производительности измерений путем уменьшения времени термостатирования системы эталон — исследуемый материал.

4åëü достигается тем, что в устройстве для неразрушающего контроля теплофизическкх характеристик мате- 60 риала, содержащем. эталон, выполнен-. ный в виде приводимого во время конт роля в непосредственный контакт с исследуемым материалом цилиндра, на торце которого соосно с ним установ- Я лены плоский нагреватель и рабочий измеритель температуры, а на его оси — контрольный измеритель температуры,причем рабочий и контрольный измерители температуры подключены к блоку. регулирования и индикации, эталон заключен в соосно расположенные високотеплопроводный стакан и корпус, между которыми установлена первая термобатарея, а устройство дополнительно содержит основание со вставленной высокотеплопроводной плитой со второй термобатареей, измерители температуры стакана и исследуемого материала, при этом корпус выполнен с возможностью перемещения оносительно основания, а измерители температуры стакана и исследуемого материала совместно с рабочим и контрольным измерителями температуры подключены к блоку регулирования и индикации.

На чертеже представлена схема устройства.

Эталон 1 с нагревателем 2, рабочим 3 и контрольным 4 измерителями температуры расположен в стакане 5, выполненном из высокотеплопроводного материала. Причем контрольный измеритель 4 температуры расположен в геометрическом центре эталона 1.

Рабочий 3 и контрольный 4 измерители температуры соединены с блоком 6 индикации. Внешняя поверхность стакана 5 находится в тепловом контакте с термобатареей 7. Стакан 5 вместе с термобатареей 7 помещены в корпус 8, который находится на оси 9 и может вращаться вокруг нее. Ось 9 закреплена на основании 10 с теплопроводящей плитой 11, имеющей паз под нагреватель 2 на ее торцовой поверхности. Плита 11 находится в тепловом контакте с термобатареей

12. Устройство опирается на поверхность исследуемого материала 13 ножками 14, в которые вмонтированы измерители 15 температуры, контролирующие температуру исследуемого материала 13. Измеритель 16 температуры в стакане 5 и рабочий измеритель 3 температуры совместно с измерителем

15 температуры подключены к блоку 17 регулирования температуры, связанному с источником 18 питания и термобатареями 7 и 12, Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на поверхность исследуемого материала.13..

Блок 17 вырабатывает сигнал, управляющий источнкком .18 пктания, пропорциональный разности температур . стакана 5 и исследуемого материала

13, а также между плитой 11 и исследуемьж материалом 13. В зависимости

1122952

T-Т„

B--—

Т -Т„ образом определяется следующим Н a >

Ъ

Rý Ьвн 4h37

Составитель В.Витюков

Редактор. В.Иванова .Техред A. Бабинец Корректор С.Черни

Заказ 8131/36 Тираж 822 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 от направления тока термобатареи 7 и 12 охлаждают или нагревают стакан

5 и плиту 11. За счет большой поверхности теплообмена и высокой теплопроводности материала стакана 5 плиты 11 (эталон 1 как бы находится в изотермической оболочке) происходит быстрое выравнивание температуры по всему объему эталона, которое контролируется по разности температур между рабочим 3 и контрольным 4 измерителями температуры. После установления нулевой разности температур между рабочим 3 и контрольным 4 измерителями температуры, т.е. при приобретении эталоном температуры ис- 15 следуемого материала, термозонд, состоящий иэ корпуса 8 с эталоном 1, нагревателем 2, рабочим 3 и контрольным 4 измерителями температуры, стаканом 5 и термобатареей 7, повора-go чивают на. угол 180" вокруг оси 9 и устанавливают непосредственно на поверхность исследуемого материала 13, при этом создается контакт эталона 1 с исследуемым материалом ),3. После этого на нагреватель 2 подается стабилизированное напряжение и по изменению температуры в зоне контакта, фиксируемому рабочим измерителем температуры 3, рассчитывают теплофизические характеристики исследуемого материала 13. При необходимости термозонд можно снимать с оси 9 и отделять от основания 10. Условия полуограниченности эталона в тепловом смысле, которое заложено в теорию работы устройства, удовлетворяется выбором режима эксперимента (F a 1) и размерами нагревателя и эталона.

Обычно соотношение размеров уст- 40 ройства, удовлетворяющее условию полуограниченности эталона и конструктивным соображениям, следующее где Й вЂ” радиус эталона;

Я вЂ” радиус нагревателя; высота эталона.

Сокращение времени.тармрстатиро" вания предлагаемого устройства по сравнению с известным можно оценить следующим образом. Пусть эталон устройства до опыта имеет температуру Tî, при установке устройства на исследуемый материал Т . Тогда при установке устройства на иссде дуемый материал с температурой ВсН поверхность эталона принимает.эту температуру Тд .

Относительная температура системы где 8> и e„„ — соответственно относительнйе температуры бесконечнЫх цилиндра и пластины при граничных условиях первого рода. !

Считая систему практически термостатированной при 9 Юц Оц„ 0,01, получаем для 9 0,1; &ц i 0,104 при

Г„ а .)R 0,48;e 0,096 при „„=Фаэ"")), =9a> „ l ÔRÊ-„,O> (соотношение размеров k u b выбирают согласно (1).

Аналогично можно оценить время термостатирования при использовании известного устройства.. Сопоставив времена термостатирования, получаем, что применение предлагаемого устройства уменьшает время термостатирования по сравнению с известным устройством по крайней мере в 8 раз.

Такое сокращение времени .термостатирования повышает производительность измерений в 5-7 раз.