Устройство для определения теплопроводности твердых материалов

Устройство для определения теплопроводности твердых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается тепловых испытаний, а именно измерений теплофизических свойств твердых материалов. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, например, на уровне комнатной температуры. Устройство включает источник теплоты и холодильник, задающие перепад температур на испытуемом образце. Холодильник выполнен в виде контейнера, заполненного металловолокнистой теплопроводящей структурой, поры которой заполнены сплавом с постоянной температурой плавления. Отвод тепла от холодильника осуществляется термоэлектрической батареей. Частичное плавление сплава стабилизирует температуру холодильника. За счет теплопроводящей волокнистой структуры плавление идет во всем объеме холодильника. В результате достигается повышение точности. Для стабилизации температуры холодильника на уровне 24,5°С открытая пористость выбирается на уровне 0,75...0,80%, а сплав выбирается на основе галлия с составом, близким к эвтектическому, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕа1УБЛИК

А1 (5))$ G О1 N 26/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРН ГКНТ СС Р

1 (21) 4451589/31-25 (22) 18.04.88 (46) 15.04.90. Бюл. Н 14 (71) Киевский автомобильно-дорожный институт им. 60-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Е.Канарчук, А.Д.Чигринец, О.Л.Голяк, В.Н.Тимченко, В.И.Шевченко, П.М.Шоцкий и Б.В.Шапошников (53) 536.6(088,8) (56) Лифишц Б.Г. и др. Физические свойства металлов и сплавов. M.:

Металлургия, 1980, с, 220.

Геращенко О.А. Основы теплометрии.

Киев: Наукова Думка, 1971, с. 154155. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретени касается тепловых испытаний, а именно измерений теплофизических свойств твердых материалов.

Цепь изобретения — повышение точности измерения эа счет стабилизации темпеИзобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к измерениям теплофиэических свойств твердых материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерения эа счет стабилизации температуры холодильника, в частности стабилизации »а уровне комнатной температуры.

На чертеже изображено устройство для определения теплопроводности твердых материалов.

Устройство состоит иэ датчика 1 теплового потока„ холодные спаи кото„„SU„„1557502 ратуры холодильника, например, на уровне комнатной температуры. Устройство включает. источник теплоты и холодильник, задающие перепад температур на испытуемом образце, Холодильник выполнен в виде контейнера, заполненного металловолокнистой теплопроводящей структурой, поры которой заполнены сплавом с постоянной темгературой плавления. Отвод тепла от холодильника осуществляется термоэлектрической батареей. Частичное плавление сплава стабилизирует температуру холодильника. За счет теплопроводящей волокнистой структуры плавление идет во всем объеме холодильника. В результате достигается повышение точности. Для стабилизации температуры холодильника на уровне о

24,5 С открытая пористость выбирает- ( ся на уровне 0,75...0,80Х, а сплав выбирается на основе галлия с составом, близким к эвтектическому. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. © рого кондуктивно (c обеспечением теп- Ю лового контакта, например, Ic исполь- 4в сованием теплопроводлщей пасты КПТ-2) ф установлены на холодильнике 2. Тепловой поток задается электронагревателем 3, и перепад температур, создаваемый на испытуемом образце 4, регистрируется дифференциальной термопарой

5. Холодильник 2 выполнен в виде контейнера, изготовленного из теплопроводящего материала. Нерабочие поверхности контейнера имеют тепловую изоляцию, например пенс- или поропласт.

Контейнер равномерно заполнен метал155750? ловолокнистой структурой 6, изготовленной из материала с высокой теплопроводностью, например из медной проволоки диаметром 0,05...0,1 мм, с открытой пористостью, равной 0,75...

0,80, и теплоаккумулирующим сплавом

7 на основе галлия, за счет скрытой теплоты плавления которого обеспечивается саморегулирующийСя отвод тепла при постоянной температуре плавления. Металловолокнистая структура б установлена кондуктивно в кочтейнере холодильника 2 в зоне установки датчика 1 теплового потока и охлажда- !5 ющей термоэлектрической батареи 8.

За счет этого улучшается теплоотвод от холодных спаев датчика 1 теплового потока и снижается температурный градиент на переходе холодный спай 20 датчика 1 — теплоаккумулирующий сплав 7.

Теплоаккумулирующий сплав 7 состоит из галлия и цинка, в который с целью уменьшения величины переохлаждения добавлен интерметаллид CrGa< .

Сплав 7 имеет состав, близкий к эвтектическому со следующим соотношением компонентов, мас.X: цинк 4...5, интерметаллид галлия СгСа+ 0,5...1,0; З0 галлий остальное. Изменение агрегатного состояния тецлоаккумулирующего сплава 7 осуществляется с помощью термоэлектрической батареи 8 с использованием MeTBJIJIOBOJIOKHHCTOH СТр ры 6, обладающей высокой теплопроводностью. Применение металловолокнистой структуры 6 обеспечивает равномерный подвод тепла по всему объему сплава, исключает возможность возник- 40 новения значительньгс температурных градиентов за счет зоннык оплавлений теплоаккумулирующего сплава 7, в том числе в месте установки термоэлектрической батареи 8 и датчика 1 теплово" 4> го потока. Зонные оплавления вследствие низкой теплопроводности сплава 7 в жидком состоянии существенно снижают точность проводящихся измерений.

Нерабочие поверхности холодильника

2 и электронагревателя 3 имеют тепло50 вую изоляцию 9 и 10, изготовленную из нено- или поропласта. Устройство крепится к подставке 11, в которой вырезаны отверстия для прохода воздуха, отводящего тепло от горячих ребер термоэлектрической батареи 8 °

Устройство работает следующим образом

Тепло от электронагревателя 3 кондуктивно передается через испытуемый образец 4 и датчик 1 теплового потока к холодильнику 2, теплоаккумулирующее вещество 7 которого в исходном состоянии находится в твердой фазе и имеет температуру, близкую к температуре плавления, ai к моменту окончания цикла работы частично переходит в жидкую фазу. Отвод тепла от холодных спаев датчика 1 теплового потока происходит при постоянной температуре плавления. Затем включается термоэлектрическая батарея 8 и отбирает тепло от теплоаккумулирующего сплава 7, в результате чего сплав переходит из жидкой в твердую фазу.

Металловолокнистая структура 6 равномерно подводит тепло ко всему объему теплоаккумулирующего сплава 7, исключает зонные оплавления и температурные градиенты, которые снижают точность измерений.

При этом общее техническое решение состоит в сочетании в конструкции холодильника металловолокнистой . структуры с открытой пористостью, заполненной сплавом с постоянной температурой, что обеспечивает повьппение точности за счет стабилизации температуры холодильника. Частное техническое решение состоит в задании открытой пористости на уровне 0,75...

0,80 в сочетании со сплавом на основе галлия с составом, близким к эвтектическому, За счет этого достига-. ется стабилизация температуры холодильника на уровне комнатной, а именО но на уровне 245 С с погрешностью в0,1С.

Формула изобретения

1. Устройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее последовательно расположенные электронагреватель, датчик теплового потока, дифференциальную термопару для измерения перепада температур на образце и холодильник, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, он выполнен в виде контейнера из теплопроводящего материала, кондуктивно связанного с термоэлектрической охлаждающей батареей, контейнер равномерно заполнен металловолокСоставитель В.Вертоградский

Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле

Редактор Е.Копча

Заказ 715 Тираж 498 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 нистой структурой с открытой пористостью из теплопроводящего материала и сплавом с постоянной температурой плавления, расположенным в порах итаЛловолокнистой структуры.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации температуры холодильни557502

6 ка на уровне комнатной, задают открытую пористость равной 0,75-0,80, .а сплав выбирают со следующим содержанием компонентов, мас.X:

Цинк 4,0...5,0

Интерметаллид галлия СгСа

Галлий