Устройство для определения темпе-ратуропроводности неэлектропровод-ных материалов

Устройство для определения темпе-ратуропроводности неэлектропровод-ных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических .Республик

< >840722 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06, 09, 79 (21) 2823751/18-25 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 23. 06. 81, Бюллетень,% 23

Дата опубликования описания30.06,81 (53)N. Кл.

G 01 N 25/18

Гооударстевииый комитет

СССР по делам изаоретеиий и открытий (53) УД К 536. 6 (088,8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕИПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ

НЕЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к исследованию теплофизических свойств твердых неметаллических материалов и предназначено для определения коэффициента . температуропроводности твердых листовых неметаллических материалов (сте5 клопластиков, углепластиков, асбопластиков и т.д.) в условиях высоких температур.

Известно устройство для исследова1о ния теплофизических характеристик в области высоких температур содержащее высокотемпературную графитовую печь сопротивления охлаждаемые медные токоподводы,упругие цанги,допу- скающие продольное перемещение при термических деформациях, между которыми зажат нагреватель в виде графитовой трубы. Нагреватель окружен теплоизоляционными экранами. Испытуемый образец.в форме цилиндра крепится к верхнему экрану-этажерке, расположенному внутри нагревателя.

Верхний и нижний экраны выполнены из графита и представляют собой тонкостенные трубки с поперечными ребрами.

Термопары установлены в центре образца и по радиусу на глубине, равной половине высоты образца, Электрическая схема состоит из автотрансформатора, понижающего трансформатора, специального редуктора с приводом электродвигателя (11, Однако известное устройство позволяет исследовать температуропроводность плохих проводников тепла при разрежении или в инертной среде в области высоких температур, не имеет ограничение по скорости нагрева и не позволяет определять свойства на плоских образцах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения теплофизических свойств веществ, работающее в области температура от 900 до 23009С, состоящее из водоохлаждаемой вакуумной камеры с размещенными в ней рабочим

8407 участком и нагревателем, схемы измерений и схемы обеспечения необходимого температурного режима. Создание необходимого температурного режима в камере обеспечивается индуктором вы5 сокочастотного генератора ГЛ-15 мощностью 10 кВт, имеющего при согласованной нагрузке частоту 720 кГц. Индуктор выполнен из красной меди с изолированными друг от друга витками.

Между индуктором и радиационными молибденовым нагревателем размещен экран в виде цилиндрической трубки .из А1 0 2)

В молибденовом радиационном нагревателе размещены исследуемый цилиндрический образец и система торцовых экранов, Нагреватель закреплен на резьбе в обойме нижнего фланца камеры и фиксируется с помощью контргайки 20

Сверху и снизу образца размещены торцовые молибденовые экраны, позволяющими

/ свести к минимуму торцовые потери тепла и обеспечить реализацию одномерного температурного поля в образце. Вну- 25 три нагревателя на иглах размещается образец. В центре образца и по радиусу выполнены пирометрические каналы, Нестационарные температуры измеряются фотоэлектрическим и фотографичес- 30 ким пирометрами(2!.

Однако высокотемпературное устройство не позволяет исследовать теплофизические характеристики листовых композициоинных полимерных материалов 35 с которыми приходится широко встречаться на практике, Цель изобретения — определение температуропроводности листовых композиционных полимерных материалов в 1пироком 40 диапазоне температур, Поставленная цель, достигается тем, что в устройстве, содержащем водоохлаждаемый индуктор с помещенными в нем нагревателем, выполненным из электро- 45 проводного материала, боковыми и торцовыми экранами, нагреватель выполнен из двух тел с установленными между ними фиксирующими элементами, например, в виде колец, между которыми помеще- 50 ны исследуемые образцы с термопарами, стянутые вместе с нагревателем и торцовыми экранами прижимным устройством, расположенным в верхнем основании камеры. При этом фиксирую- 55 щие элементы имеют радиальные отверстия, через которые из зоны нагрева удаляют продукты термодеструкции, а

22 ..ф условия испытаний приближаются к условиям эксплуатации. Фиксирующие элементы, нагреватель, боковые и торцовые экраны, индуктор установлены на керамической плите, подвешенной к верхнему основанию камеры, На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство в.разрезе.

Внутри устройства, изготовленного из меди, находится медный водоохлаждаемый индуктор 1, установленный на керамической плите 2. Керамическая плита 2 крепится к верхнему основанию устройства 3 на четырех стержнях

4. Внутри индуктора 1 на керамической плите 2, имеющей пояса центрации, установлены боковые теплоизоляционные керамические экраны 5 и 6. Нагреватель 7 выполнен в виде двух одинаковых сплошных цилиндрических тел из высокопрочного графита. Нагреватель должен быть изготовлен из электропроводного материала и должен иметь температуру плавления выше требуемой температуры нагрева образца на 2002500С. Четыре исследуемых плоских образца 8 с зажатыми между ними раскатанными термопарами 9 до толшины

0 05 мм размещены в пространстве между телами нагревателя.,!ля приближения условий испытаний к словиям эксплуатации и для выхода продуктов термодеструкции при нагреве между исследуемыми образцами и телами нагревателя симметрично установлены фиксирующие элементы 10, выполненные из керамики в виде колец диаметром ) =50 мм, высотой Ь =4 мм с шестнадцатью радиальными отверстиями диаметром d =1 мм.

Для уменьшения искажающего температурного влияния фиксирующих элементов

10 на испытуемые образцы 8 касание осуществляется по линии контакта шириной 0,2 мм. Фиксирующий элемент может быть выполнен в виде квадрата, треугольника, звезды, спирали, а также и другой формы и должен иметь радиальные отверстия для удаления из зоны нагрева продуктов термодеструкции. Образца 8 с термопарами 9, фиксирующие элементы 10 и тела нагревателя

7 установлены на нижнем торцовом экране 11, а сверху установлен торцовой экран 12, которые стягиваются вместе с помощью прижимного элемента 13, установленного в верхнем основании камеры, Термопары 9 выводятся наружу через специальные отверстия. в верхнем основании, 722

Формула изобретения

5 840 а для обеспечения инертной среды в процессе испытаний в устройство подается аргон.

Устройство, предназначенное для определения темпера уропроводности ли- стовых композиционных полимерных материалов, работает следующим образом, Водоохлаждаемый индуктор 1, питае- . мый от полупроводникового преобразователя высокой частоты ППЧ, мощностью 10

65 кВт и частотой 10 кГц, при включении последнего нагревает симметрично расположенные тела графитового нагревателя 7 по заданной программе. Автоматическая система программного на- 15 грева осуществляется с помощью приборов РУ5-02М, РУ 4-16А и ППР-4 путем изменения выходной мощности ППЧ (на чертеж не указаны), Нагреватель 7, излучая тепловую энергию, нагревает 2о обращенные к нагревательным телам поверхности испытуемых образцов 8 с заданной скоростью Испытуемые образцы имеют форму круглых пластин толщиной до 2 мм и диаметром 50 мм. Иэ- 25 мерения в процессе эксперимента сводится к определению времени запаздывания фронтов температур на сторонах образцов, обращенных к нагревателю, и в центре симметрии пакета. Для это- 30

ro используются потенциометр Р-348 в комплекте с усилителем Ф-305.2 и переключателем направления тока

П-308, переключатель термопар ПТ и секундомер. Симметрия нагрева контро- зз лируется электронным автоматическим потенциометром КСП-4, Выделяемые в процессе нагрева продукты термодеструкции попадают в пространство, ограниченное фиксирующими элементами 10, и удаляют-40 ся из зоны нагрева через радиальныеотверстия. Для измерения температур до

)100 С используются хромель-алюмелевые термопары, для диапазона температур до

200оС применяются вольфрам-рениевые 4 термопары.

Таким образом, установка позволяет исследовать температуропроводность компенсационных полимерных материалов в диапазоне температур до 2000 С приско" ростях нагрева до 80 град/с на образцах из листовых материалов, с которыми приходится широко встречаться на практике.

1, Устройство для определения температуропроводности неэлектропроводных материалов, содержащее камеру с водоохлаждаемым индуктором с помещенными в нем нагревателем, выполненным из электропроводного материала, боковыми и торцовыми экранами, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения температуропроводности листовых композиционных полимерных материалов в широком диапазоне температур, нагреватель выполнен из двух тел с установленными между ними фиксирующими элементами, тела нагревателя, фиксирующие элементы и торцовые экраны стянуты прижимным элементом, расположенным в верхнем основании устройства, причем к верх« нему основанию подвешена керамическая плита, на которой установлены индуктор, торцовые и боковые экраны, фиксирующие элементы и нагреватель, 2. Испытательная камера по п. I, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы, выполнены, например, в виде колец с радиальными отверстиями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тюкоев В.И. и Шашков А,Г. Тепло- и массоперенос и тепловые свойства материалов. Минск> "Наука и техника", 1969, с. 77-87 °

2. Рябина В,Г. и Федорова В.И, Исследование комплекса теплофизических свойств твердых тел методом монотонного нагрева. — Теплофизика высоких температур", 1974, ))> 4, т. )2, с. 753-760 (прототип).

840722

Составитель В.Гусева

Техред С.Мигунова Корректор Н.Бабинец

Редактор Г.Волкова

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

Заказ 4751 63 Тираж 90 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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