Устройство для определения теплопроводности материалов

(19) (11) 3(51) С 01 Н 25/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой проьыаленностиим. В.И.Муравленко(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 542945, кл. С 01 И 25/18, 1973.2, Авторское свидетельство СССРР 873085, кл, 6 01 И 25/18, 1981(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ,состоящее из термопары с двумя дополнительными разноименными термоэлектродами, подключенными к источникупостоянного тока и регистратору термо-ЭДС, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности определения, в устройство дополнитель" но введена термопара с двумя дополнительными разноименными термоэлектродами, соединенная одним основным термоэлектродом с одноименным основным термоэлектродом первой термопары, а свободные основные термоэлектроды термопар подключены к регистратору термо-ЭДС, причем дополнительные термоэлектроды второй термопары соединены с вторым источником постоянного тока.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введен диск из теплоизоляционного материала, на одной стороне эй которого размещен спай одной термопары и массивный эталон., на другой спай другой термопары.Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения теплопроводности жидкостей и твердых материалов.Известно устройство для определения теплопроводности твердых образцов, содержащее эталон, нагревателиобразца и эталона, теплоприемник,тепломеры Я ,Работа устройства основана на следующем свойстве, Если иа концах эталона и образца, имеющих одинаковую высоту, создана одна и та же разностьтемператур, тО плотности установившихся тепловых потоков через эталон иобразец пропорциональны их коэффкциентам теплопроводности.Недостатком даииого устройства является необходимость готовить дляизмерений образцы материалов по Форме и размерам, совпадающих с эталоном. Кроме того, для проведения замеров нужно иметь термостат для поддержания постоянства температуры теплообменника, Все это затрудняетопределение твплопроводности в полевых условиях,Блищайщим техническим решением кпредлагаемому является устройство дчяопределения теплофизических свойствматериалов, состоящее из датчика,выполненного .в виде термопары, имеющей два дополнительных разноименныхтермоэлектрода, подключенных к источнику постоянного тока, и служащей одновременно нагревателем, холодильником и датчиком температуры 2) .Недостатками известного устройстваявляются ограниченная точность измерений, необходимость измерения небольших перепадов температур, длячего требуется сложная аппаратура, а 4 Отакже необходимость предварительнойтарнровки устройства.Цель изобретения - увеличение точности измерений.Поставленная цель достигается тем,45что в устройство для определения теплопроводности материалов, состоящееиз термопары с двумя дополнительными разноименными термоэлектродами,подключенными к источнику постоянно Ого тока и регистратору термо-ЭДС,дополнительно введена термопара с дву -мя дополнительными разноименнымитермоэлектродами, соединенная однимосновным термоэлектродом с одноименным основным термоэлектродом первойтермопары, а свободные основные термоэлектроды термопар подключены к регистратору термо-ЭДС,причем дополнительные термоэлектроды второй термопары соединены со вторым источникомпостоянного тока. В устройство введен дополнительнодиск из теплоизоляционного материала,на одной стороне которого размещен спай одной термопары и массивный эталон, на другой стороне - спай другойтермопары,На фиг. 1 показана схема устройства; на Фиг. 2 - схема устройства сдиском.На схеме (Фиг, 1) представленоустройство, позволяющее определитьтеплопроводность жидкостей и твердыхсыпучих или волокнистых материаловдиФФеренциальным методом. Устройствовыполнено из двух термопар, спаи 1и 2 которых имеют по два основныхразноименных термоэлектрода 3, 4 ипо два дополнительных разноименныхтермоэлектрода 5 и б, Эти дополнительные термоэлектроды соединены систочниками 7 постоянного тока. Длярегулирования мощности электрического тока, подаваемого на спаи, служащие в качестве нагревателей (холодильников), в цеqь дополнительных термоэлектродов включены реостаты 6 н амперметры 9. Термопары одним основным,одноименным термоэлектродом 3 соеди"нены между собой. Свободные основныетермоэлектроды 4 термопары подключены к регистратору термо-ЭДС 10, Спаитермопар помещены в эталонный материал 11 и исследуемый материал 12.На Фиг. 2 представлено устройство для определения теплопроводностей жидкостей и твердых материалов,в которое дополнительно введен диск13 из теплоизоляционного материала,на одной стороне которого размещенспай 1 термопары, а надругой - спай2 термопары и эталонный материал11, выполненный в виде массивногоблока.Устройство работает следующим образом,Спай 1 термопары размещают в исследуемой жидкости или внедряют в ис следуемое твердое тело. Спай 2 термопары размещают в эталонный материал. После установления на спаях равных температур на спай 2 подается электрический ток, постоянный по величине. На спай 1 подается ток по величине такой, чтобы температуры спаев выравнялись.1Равенство температур спаев определяется регистратором термо-ЭДС 10. После установления стационарного процес а теплопередачи по амперметрам 9 определяются величины токов, подаваемых на спаи 1 и 2, и по этим данным определяют теплопроводность исследуемого материала по формуле:1 а=а ч 1 э где 3 - теплопроводность эталонногоэматериала;1099 26 3 Составитель 3 .Гусессей Техред Т Иаточка П.К еда тор АЗнмокосов краж 823 Подп рственного комитета СССР обретений и открытий а, Ж, Раушская наб д Заказ 4365/37 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Моск5 иал ППП ф Патент , г. Ужгород, ул,роектна Хц, 1 з - величины снл токов подаваемых на спаи, погруженные соответственно в исследуемый и эталонный материал.Устройство с диском из теплоизоляционного материала раэмецают на исследуемый материал 11 так, чтобы спай плотно прилегал к материалу. Сверху на диск 13 ставят массивный блок из эталонного материала 12.После установления равенства температур на поверхностях материалов подают на спай 2 термопары, приведенной в контакт с эталонным материалом, постоянный ток определенной величины. На второй спай подается ток, обеспечйваиияий равенство температур на по верхностях материалов. Затем как и в первом случае, после установлениястационарного процесса теплопередачи,определяют величины токов, подаваемыхна спаи термопар и определяют по приведенной выше формуле теплопроводность исследуемого материала.Использование предлагаемого устройства для определения теплопроводности материалов позволяет провестиопределение с высокой точностью,1 10 так как равенство температур определяется простым гальванометром свысокой точностью, а простота устройства позволяет проводить измерения вполевых условиях с использованием 15 простых измерительных приборов беэотбора образцов, особенно эффективнопрн изыскательских работах.