Устройство для определения теплопроводности твердых материалов

СО)ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 40 ОПИСАНИ БРЕ И Изобретение опытаниям, а имопределенияЦель изобретености измеренНа фиг.1 изобщий вид: на фи Устройство сост1 образца, индикатности температур,го используется, нрея секторообразныхэталонон 4, На фиглон, составленныйриалон с различной осится к тепловымно к устройствам еплопроводносия - уменьшенини.ажено погустройство, екционировангренател ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЯТЕЛЬСТ(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности им. В.И.Муравленко(56) Авторское свидетельство СССР В 54245, кл. 6 01 К 25/18, 1973.Авторское свидетельство СССР У 989419, кл. 5 01 М 25/18, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к областитепловых испытаний, а именно к устройствам для определения теплопроводности. Устройство включает двакруговых нагревателя, разделенныхиндикаторами. Первый нагревательпредназначен для контакта с испытуемым образцом, полубесконечным втепловом отношении. Второй нагреватель выполнен из нескольких незави-.симых секторов и контактирует с эталоном, полубесконечным в тепловом отношении и разделенным на секторын соответствии с секторами нагрева"теля. Секторы эталона различаютсязначениями теплопронодности, этизначения известны. Задают неизменную мощность первого нагревателя.Мощности секторов второго нагревате"ля регулируют так, чтобы обеспечитьравенство температур по секторам иравенство их температуре первогонагревателя. Для расчета выбираютмощность того сектора, плотностьтеплового потока в котором наиболееблизка плотности теплового потокапервого нагревателя, При расчетеисходят из обратно пропорциональной азависимости между плотностью теплоного потока и теплопроводностью. Снижение погрешности по сравнению с известными устройствами того же наэ ( качения достигается за счет того, что устройство обеспечивает выбор минимального регулирования теплопроводностей материалов - испытуемого образца и эталона, устройство позволяет повысить производительность ис- ф) пытаний в полевых условиях без отбо- Ж ра проб образцов. Цала ит из нагревателя ра 2 нулевой раэкачестве которо. ф пример, термобатанагренателей 3 2 изображен этаз четырех мате- теплопроводностьюи четырехсекционный нагреватель эта"лова с секторами, соответствующимичастям эталона, Однако количествоэталонов произвольно и определяетсядиапазоном теплопроводности измеряемых материалов, Радиальные размерынагревателей обеспечиваются такими,чтобы выполнялось условие полубеско"нечности образцов в тепловом отношении,Устройство работает следующим образом.Предварительно устанавливают устройство на исследуемом материале 5.Затем включают нагреватели 3 эталонов, на которые подают токи, пропорциональные теплопроводности эталонов. На нагреватель исследуемого материала подается электрический ток,при котором температуры нагревателейэталонов и исследуемого материала выравниваютсяПосле установления ста.гционарного процесса теплопередачиопределяют мощности тока, подаваемыена нагреватели. Теплопроводность исследуемого материала рассчитывают поэлектрической мощности нагревателяэталона той секции, для которой плотность теплового потока ближе всего кплотности теплового потока, задаваемой нагревателем исследуемого материала.Расчет по формуле:Р%= -- -Ъ и Р 1 где Ъ - теплопроводность исследуемого материала;Р - мощность нагревателя иссле 40дуемого материала;п - количество секций эталона;Р; - мощность нагревателя 1 -йсекции, выбранной для расчета459, - теплопроводность 1 -й секцииэталона.П р и.м е р. Для исследования горных пород установили диапазон изменения теплопроводности секций эталона в пределах 0,5-6 Вт/(мК). Соответственно, секции изготовлены из образцов горных пород и из цементных растворов с различными наполнителями. В качестве индикатора нулевой разнос. ти температур использовали термобатарею. Для выполнения условия полу- бесконечности эталонов и образцов их радиальные размеры выдерживались в 10 раз большими по сравнению с диаметром нагревателя образца; высота образцов и эталонов была соизмерима с их радиальными размерами,Устройство обеспечивает снижение погрешности по сравнению с известными устройствами за счет уменьшения разности теплофизических свойств объекта испытания и эталона, используемого при измерении, зто достигается благодаря совмещению в одном цилиндрическом эталоне набора эталонных материалов, при идентичности осевых температурных распределений.Устройство позволяет повысить производительность испытаний в полевых условиях без отбора проб образцов.Формула изобретенияУстройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее эталон, полубесконечный в тепловом отношении, нагреватели образца и эталона в виде равных соосных кругов, индикатор нулевой разности температур образца и эталона, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измере-. ний, эталон выполнен составным из частей с различными значениями теплопроводности, при этом части разделены плоскостями, проходящими через ось нагревателей, а нагреватель эталона разделен на секторы, соответствующие частям эталона.