Устройство для измерения теплопроводности веществ

Устройство для измерения теплопроводности веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для измерения теплопроводности твердых, жидких и газообразных веществ. Целью изобретения является повышение точности измерений теплопроводности. Устройство для измерения теплопроводности содержит две параллельные теплопроводящие цепи, размещенные между источниками и приемниками тепла. Первая цепь состоит из однородного теплопроводящего элемента , вторая - из последовательно включенных исследуемого и эталонного образцов. Однородный теплопроводящий элемент представляет собой жидкость, заполняющую полость, образованную внутренней поверхностью теплоизоляционного цилиндра и поверхностями источника и приемника тепла, которые вьтолнены в виде двух жестко связанных между собой с помощью связи поршней . Исследуемый и эталонный образцы размещают во втором теплоизоляционном цилиндре между источником и приемником тепла, которые выполнены в виде двух не связанных между собой поршней , и которые разделены между собой температуревыравнивающей пластиной, в которую вмонтирован спай дифтермопары. Другой спай дифтермопары закреплен на термовыравнивающей сетке, закрепленной в некотором сечении однородного теплопроводящего элемента. 1 ил. с (Л со 00 « ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (50 4 G 01 N 25 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4047992/31-25 (22) 03.04.86 (46) 15.09.87. Бюл. Ф 34 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Я.Т. Рогоцкий, Е.П. Пистун и И.С. Василькивский (53) 536.6(088.8) (56) Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена.

М.: Энергия, 1979, с. 320.

Авторское свидетельство СССР

Np 412539, кл. G 01 N 25/18, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ВЕЩЕСТВ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для измерения теплопроводности твердых, жидких и газообразных веществ. Целью изобретения является повышение точности измерений теплопроводности. Устройство для измерения теплопроводности содержит две параллельные теплопроводящие цепи, размещенные между источниками и приемниками тепла. Первая цепь состоит из однородного теплопроводящего элемента, вторая — из последовательно включенных исследуемого и эталонного образцов. Однородный теплопроводящий элемент представляет собой жидкость, заполняющую полость, образованную внутренней поверхностью теплоизоляционного цилиндра и поверхностями источника и приемника тепла, которые выполнены в виде двух жестко связанных между собой с помощью связи поршней. Исследуемый и эталонный образцы размещают во втором теплоизоляционном цилиндре между источником и приемником тепла, которые выполнены в виде двух не связанных между собой поршней, и которые разделены между собой температуровыравнивающей пластиной, в которую вмонтирован спай дифтермопары. Другой спай дифтермопары закреплен на термовыравнивающей сетке, закрепленной в некотором сечении однородного теплопроводящего элемента.

1 ил.

1337750

Изобретение относится к теплофи- ° зическим измерениям и может быть использовано для измерения теплопроводности твердых, жидких и газообразныхе

С) веществ.

Цель изобретения — повышение точности измерений теплопроводности.

На чертеже изображена принципиаль- 10 ная схема устройства.

Устройство для измерения теплопроводности веществ содержит две параллельные теплопроводящие цепи, размещенные между источниками 1 и 2 и 15 приемниками 3 и 4 тепла. Первая цепь состоит из однородного теплопроводящего элемента 5, вторая — из последовательно включенных исследуемого 6 и эталонного 7 образцов. Однородный теп-20 лопроводящий элемент 5 представляет собой жидкость, заполняющую полость, образованную внутренней поверхностью теплоизоляционного цилиндра 8 и поверхностями источника 1 и приемника 3 тепла, которые выполнены в виде двух жестко связанных между собой с помощью связи 9 поршней. Исследуемый и эталонный образцы размещают в полостях, образованных внутренней по- 30 верхностью теплоизоляционного цилиндра 10 и поверхностями источника 2 и приемника 4 тепла, которые выполнены в виде двух, не связанных между собой поршней. При этом полости разделены между собой температуровыравнивающей пластиной 11, в которую вмонтирован один из спаев дифференциальной термопары 12, другой спай которой помещен на температуровыравнивающей сетке 13, 40 которая закреплена в некотором сечении, например, посередине теплоиэоляционного цилиндра 8. В цепи дифференциальной термопары 12 включен вторичный прибор 14, например гальванометр 45 любой высокой чувствительности. Компенсационные сосуды 15, 16 и 17, с которыми рабочие полости устройства соединяются соответственно через штуцеры 18, 19 и 20 капиллярными трубка- б0 ми 21, 22 и 23, позволяют устранить влияние температурного расширения веществ однородного теплопроводящего элемента 5, а также исследуемого и эталонного образцов, в случае, если они являются жидкими или газообразными веществами. Кроме того, в полостях для исследуемого и эталонного образцов есть добавочные штуцеры 24 для заполнения этих полостей соответствующими газообразными веществами.

Источники 1 и 2 тепла включены параллельно в систему выравнивания тем ператур, например, в линию 25 подачи теплоносителя из термостата 26. Приемники 3 и 4 тепла включены параллельно в систему выравнивания температур, например, в линию 27 подачи хладоносителя из термостата 28. Однородный теплопроводящий элемент 5 может выполнять функции переменного теплового сопротивления во всех трех случаях измерений теплопроводности твердых, жидких и газообразных веществ.

Для дополнительного повышения точности измерений важное значение имеет правильный подбор эталонного образца 7 для проведения измерений, теплопроводность которого подбирается соразмерной теплопроводности исследуемого образца 6.

Устройство работает следующим образом.

Для подготовки устройства к измерениям теплопроводности твердых веществ выдвигают источник 2 тепла из теплоизоляционного цилиндра 10 и помещают образец 6 исследуемого твер— дого вещества на температуровыравнивающую пластину 11, закладывают обрат. но источник тепла в теплоизоляционный цилиндр, с небольшим усилием прижимают его к исследуемому образцу и фиксируют в этом положении. Таким же способом устанавливают образец 7 эталонного твердого вещества на температуровыравнивающую пластину 11 и прижимают к нему с небольшим усилием приемник 4 тепла. Исследуемый и эталонный образцы должны совпадать по форме с внутренней поверхностью теплоизоляционного цилиндра IO.

Для подготовки устройства к измерениям теплопроводности жидких веществ выдвигают источник 2 тепла из теплоизоляционного цилиндра 10, помещают в полость некоторый объем образца исследуемой жидкости так, чтобы при обратной установке источника 2 тепла и приведении его в контакт с образцом 6 избыток жидкости по капиллярной трубке 22 перешел в сосуд 16.

Аналогично образец эталонной жидкости помещают в полость теплоизоляционного цилиндра 10 при выдвинутом при1 337750 емнике тепла 4 так, чтобы при обратной установке приемника тепла и приведении его в контакт с образцом 7 избыток жидкости по капиллярной трубке перешел в сосуд 17.

При подготовке устройства к измерению теплопроводности газообразных веществ используются добавочные штуцеры 24 и 25, к которым подсоединяют вакуумные насосы, а к штуцерам 19 и

20 вместо сосудов 16 и 17 — баллоны соответственно с исследуемым и эталонным газообразным веществами. Операцию откачка — наполнение повторяют несколько раз для удаления иэ полостей посторонних газов, после чего заполняют образцами 6 и 7.

После подготовки устройства к измерению теплопроводности веществ 20 включают системы выравнивания температур, например термостаты 27 и 29, и приводят источники 1 и 2 и приемники 3 и 4 тепла соответственно к различным постоянным температурам. Пос- 25 ле установления стационарного режима передачи тепла, перемещая источник 1 и приемник 3 тепла, которые выполнены в виде двух жестко связанных между собой поршней, относительно тепло†ЗО изоляционного цилиндра, фиксируют величину 1, в тот момент, когда ток в цепи вторичного прибора 14 равен нулю. Коэффициент теплопроводности исследуемого вещества находится по

35 формуле э х/ э « з / x (1 1< ) /1i, где х — коэффициент теплопроводности исследуемого образца, Вт/мК; коэффициент теплопроводности 4О эталонного образца, Вт/мК; » — толщина исследуемого образца;

3 — толщина эталонного образца,м;

Б„ — площадь поперечного сечения исследуемого образца, м

Б — площадь поперечного сечения э эталонного образца, м

1, — расстояние от конца однородного теплопроводящего элемента, примыкающего к источнику тепла до температуровыравнивающей сетки в положении, когда ток в цепи вторичного прибора равен нулю, м;

1 — расстояние между источником и приемником тепла, м.

Из формулы видно, что для определения теплопроводности достаточно в процессе измерения получить только расстояние 1,, что можно определить непосредственно по шкале, остальные параметры определяют до процесса измерения. В случае, если площади поперечных сечений и толщины исследуемого и эталонного образцов равны между собой, то формулу можно записать в следующем виде: >„ = 1 (1-11,>

Предлагаемое устройство для измерения теплопроводности веществ позволяет провести измерения с высокой точностью, так как на измерения не влияет калибровка термопар, а в ег цепь может быть включен гальванометр любой высокой чувствительности и вместо температурных измерений производятся измерения линейной величины, которая измеряется с высокой точностью.

Формула изобретения

Устройство для измерения теплопроводности веществ, содержащее теплопроводящую цепь из последовательно соединенных исследуемого и эталонного образцов, включенную между источником и приемником тепла, однородный теплопроводящий элемент, включенный между источником и приемником тепла, и дифференциальную термопару с вторичным прибором, один иэ спаев которой размещен между исследуемым и эталонным образцами, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью поныв шения точности измерения, однородный теплопроводящий элемент выполнен в виде теплоизоляционного цилиндра с двумя жестко связанными между собой и установленными с возможностью перемещения вдоль оси теплоизоляционного цилиндра поршнями, в полость теплоизоляционного цилиндра, заполненную жидкостью, между поршнями помещен на температуровыравнивающей сетке вторсй спай дифференциальной термопары, поршни снабжены шкалой отсчета перемеп,:— ния относительно теплоизоляционногг цилиндра, причем один из поршней ыполнен в виде источника тепла, а дру-. гой — в виде приемника тепла, кроме того в теплопроводящей цепи с исследуемым и эталонным образцами, разделенными тепловыравнивающей пластиной, источник и приемник тепла выполнены также в виде поршней в теглоизоляционном цилиндре, причем источники тепла и приемники тепла соединены соответственно независимыми системами выр авнив ания темпер атур.

Составитель В. Гусева

Редактор Е. Копча Техред М.Ходанич Корректор С. Шекмар

Заказ 4122/40 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4