Патент ссср 418780

е8780

СПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ аоюз Советших

Соцмапистиц ки т

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.V.1971 (_#_ 1657007/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.lll.1974. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания ЗОРАН.1974

М. Кл. G Оlп 25/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам нвооретении н открытий

УДК 536.2(088.8) Авторы изобретения

Е. С. Платунов, В. В. Курении и И. Ф. Шубин

Ленинградский инстигут точной механики и оптики

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ TBEPLl,blX МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области теплофизического приборостроения.

Известные устройства для измерения коэффициента температуропроводцости материалов, работающие в режиме монотонного нагрева, содержат теплоизоляционный кожух, основание с нагревателем, верхнюю и нижнюю контактные пластины и три датчика температуры.

Такие устройства имеют ряд недостатков.

Для обеспечения симметричного разогрева образца требуется проведение доводочных работ, связанных с механической обработкой деталей металлического ядра.

Несимметричность нагрева объясняется гсм, что пластины имеют различную теплоемкость, геометрию и теплообмен с окружающими деталями ядра.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений благодаря тому, чго между идентичными контактными плас|ипами, выполненными в виде полусфер, и основанием введены две стойки со сферическими гнездами в верхней части и глубокими ребрами в нижней, которые контактируют с ребр»ми основания.

ha чертеже показано предложенное устройство, Устройство состоит из разъемной теплоизоляционной оболочки и металлического ядра.

Металлическое ядро содержит основание 1, нагреватель 2, стойки 3, 4, контактные пластины 5, 6, между которыми зажимается испытуемый образец 7, и колпак 8 с нагревателем 9.

Ядро закреплено в кожухе 10 на шести металлических стойках 11. Водоохлаждаемый кожух является тсплоизоляциоццой оболочкои устронства.

В нагревателе 2 размещены спирали электрического нагревателя и система охлаждс ия ядра водой и жидким азотом.

Система охлаждения состоит из двух частей: замкнутой 12 и открытой 13. Жидкий азот сначала прогоняется по замкнутой системе каналов в нагревателе, а затем пары и часть цеиспарившегося азота по трубке впрыскиваются внутрь колпака 8, значительно ускоряя процесс охлаждения и выравнивания тем20 пературного поля ядра.

Нагреватель 2 и основание 1 стянуты винтами. Для улучшения теплового контакта соприкасающиеся поверхности тщательно притерты.

К контактным пласчинам 5, 6 припаяны полусферы и иглы. Полусферы обеспечивают самоустановку контактных пластин по поверхности образца. Для уменьшения термического сопротивления контакт прующие поверхности

30 полусфер и стоек 3, 4 смазываются графитом.

0,57 — Bi

) Я

Bi+—

l о,= 23/, Стоики выполнены из одного материала, идентичны по геометрическим размерам и теплоемкости. Верхняя часть стоек по полусферической поверхности сопрягается с контактными пластинами, а нижняя часть заканчивается глубокими ребрами, входящими в углубления осш:ванин lIî ходовой посадке. Дл;. разведения стоек в стороны по установке образца использую- ся рычаги привода стоек с

lIp)AcHH23

Для обеспечения минимального перепада температур основания и стоек на колпаке 8 установлен нагреватель 9, который работаег от регулятора температуры.

Для устранения задиров при перемещении деталей основание и полусферы выполнены из нержавеющей стали Х18Н9Т, а стойки и колпак — из дуралюминиевого сплава. Контакзные пластины изготовлены из красной меди и хромированы.

Для температурных измерений в калоримстре применены термопары диаметром 0,2 мм из нихрома и константана. Монтаж термопар постоянный (места заделки термопар А, В, С, D показаны на чертеже крестиками) .

Термопары А и В монтируются в иглах контактных пластин 5, 6, термопары С вЂ” в инъекционной игле, припаянной к держателю, который винтами крепится к основанию. Термопара D вмонтирована в наружный колпак, а термопара Š— в стойку 4. Термопары D и Е являются датчиками регулятора температуры, который обеспечивает нулевой перепад температур колпака и стоек.

В опыте измеряются запаздывания нагревания термопары относительно нагревания термопар А и B.

Коэффициент температуропроводности рассчитывается по формуле:

/2 а (/) = (1 —,„— a,), СА+ "CB О

50 где а — эффективный коэффициент теплообмена на боковой поверхности образца, вт/м2 К; яЯ

Bi = — — критерий Био;

/, 2l и R — толщина и радиус образца, м; тел=тел(); тсв=тсн() — отставания температуры нагревания термопары С относизельио нагревания термопар Л и В, С; то — — т (/) — поправка иа контактное сопротивление и неиден гичность градуировки термопар (С), является «постоянной прибора» и определяется из градуировочного опыта на медном образце;

Х вЂ” ориентировочное значение теплопроводности образца для данного класса материалов, вт/м К;

P — коэффициент линейного расширения материала образца (1/К), определяется ориентировочно для данного класса материалов.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец 7 надевают иа термопару С, предварительно подняв кожух и разведя клином стойки 3, 4. Затем удаляется клин из паза стоек и калориметр закрывается. Включают нагреватель, и ядро калориметра вместе с образцом монотонно нагревается.

При этом по средней repMQIIBpe следят за температурой образца и замеряют запаздывание нагревания средней термопары относительно нагревания термопар в контактных пластинах. Далее рассчитывают коэффициент температуропроводности.

Предмет изобретения

Устройство для измерения коэффициента температуропроводности твердых материалов в режиме монотонного нагрева, содержащее разъемную теплоизоляционную оболочку с водоохлаждаемым кожухом, нагреватель, основание, колпак, контактные пластины и три датчика температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, между идентичными контактными пластинами, выполненными в виде полусфер, и основанием введены две стойки со сферическими гнездами в верхней части и глубокими ребрами в нижней, которые контактируют с соответствующими ребрами основания.

4-4

Составители С. Beëîâîä÷eí о

Рс . автор Т. Орловская Текред Е. Борисова 1<,орректор В. Брыксниа

Заказ 17 О,i1 Изд. ¹ 577 Тиран; ¹" 651 Поди.<с.,ое

Ц11ИИПИ Государственного ком тета Coser;: Министров CCCP по дела и изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр Сапунова, 2