Устройство для определения коэффициента теплопроводности

1 1267243Изобретение относится к техникеопределения теплофизических свойстви может быть использовано для определения коэффициента теплопроводностипри высоких температурах,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит цилиндрическийобразец 1, нагреватель из двух секций2 и 3, термопары 4 и 5, экран 6, помещенные в водоохлаждаемую камеру 7и закрепленные в нем с помощью элементов крепления, снабженных охранными нагревателями 8.Устройство работает следующим образом.Камера 7 вакуумируется после че-.го исключаются секции 2 и 3 нагревателя таким образом, чтобы они создавали равные удельные тепловые потокина внутренней цилиндрической поверхности образца, Последний разогревается до необходимой температуры измерений (1000-2000) К. При этом тепловой поток, выделившийся в нагрева",.теле, проходит через стенки образца,излучается его наружной поверхностью и отводится водой водоохлаждаеиой камеры 7. Охранные нагреватели8 обеспечивают активную тепловуюизоляцию торцов образца и созданиеодномерного температурного распределения в нем.После выхода на стационарный режим производится измерение абсолютееной температуры Т, . Далее мощностьодной из секций увеличивается, и вобразце создается двумерное темпера"турное поле. Изиеряется разность теи"ператур Я между, торцаии образца,являющаяся функцией коэффициентатеплопроводности материала образцаи его геометрических параметров. дт С(Т - т 4 )-Л- на наруждГ 1 1-- + --- 14 Сной поверхности образца,5где Т - абсолютная температура;х - осевая координата;радиусЮ - коэффициент теплопровод 0 ности;а - удельный тепловой поток;С= 5,66710 О Вт мк ;4- степень черноты поверхнртиобразца;Е - степень черноты поверхностикамеры;Т), - абсолютная температура поверхности камеры.Решением уравнения (1) для 9 призаданных граничных условиях и приьТТ (где Л Т - максимальное возрастание температуры образца за счетнеодинаковых удельных тепловых потоков от секций нагревателя при проведении измерений) является выражение1фс 81 ПЛП .48=2( - - - - ) -- -71 Х -1 ЛаЬЗГ - 13. Ягдеп=1,3,5,30Фз.ности образца,Двумерное температурное поле в образце описывается уравнением стационарной теплопроводностиЭТ Ь"Т 1 д Тееее В + МаФее + еееещ 0 (1)дх дг г дг при граничных условиях+ 1(7 Гпь) К(арпа)-йпХ, ОГпа) К, д ОГпЬ) -1, Отпъ) КОГпа)1, (2)где 3 - коэффициент теплопроводности;Ф - мощность, потребляемая секцией 2;Ф- мощность, потребляемая секцией 3; Конструктивно нагреватель можетбыть выполнен в виде двух электрически изолированных друг от другаучастков вольфрамовой спирали,. намотанной на керамический стержень, ав качестве отражающего экрана взят фф молибденовый диск.Пользуясьввфажением (2), можноопределить оптимальные геометрические размеры нагревателя, обеспечивающие максимальную чувствительность, 55 устройства длязаданных размеров образца.Дополнительный эффект обеспечивает установка отражающего экрана1267243 20 4 Амщис ЖМЯ СО оРа Составитель В.Зайченкоактор Т.Митейко Техред М.Ходанич Корректор И.Мус Тираж 778 Подписноеорударственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д, 4/ 64 3 ка по 3035роизводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 между секциями нагревателя, снижаю-, щего переизлучение.Так как тепловой поток вдоль образца значительно ниже, чем радиальный, искажения температурного поля термопарами малы и точность измерения возрастает, Как дополнительную меру можно: рассматривать установку охранных нагревателей на элементах крепления образца, обеспечивающих 1 О создание по торцам образца беэградиентных зон. Эти особенности кон-.струкции обеспечивают погрешность измерения порядка 2 - 3%. По сравнению с известными устройствами предлагаемое устройство обес.печивает высокую чувствительность измерений вследствие того, что измеряется перепад температур не по радиусу образца, а по его длине, в товремя как нагрев образца осуществляется радиальным тепловым потоком. формула изобретения Устройство для определения коэффициента теплопроводности, содержащее вакуумную водоохлаждаемую камеру, внутри которой по центральной оси расположены нагреватель и термопары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, нагреватель выполнен иэ двух последовательно расположенных секций, разделенных экраном, а термопары.размещены в пазах держателей исследуемого образца в плоскости их контакта с торцами образца при измерениях.