Устройство для определения теплопроводности твердых материалов

(5 ГОсудАРстВенныПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР Омитет тнРытия НИ И Ав ОРСНО ябрьомет ется повыэа счет стаодильника,я на уровне устроиство одности(71) Киевский автомобильно-дорожныйинститут им, 60-летия Великой Октской социалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретени касается тепловыхиспытаний, а именно измерений теплофизических свойств твердых материалов.Цепь изобретения - повышение точностиизмерения эа счет стабилизации темпеИзобретение относится к тепловымиспытаниям, а именно к измерениямтеплофиэических свойств твердых материалов.Целью изобретения явлшение точности измерениябилизации температуры холв частности стабилизациикомнатной температуры.На чертеже изображенодля определения теплопротвердых материалов.Устройство состоит иэтеплового потока холоди ратуры холодильника, например, на уровне комнатной температуры. Устройство включает. источник теплоты и холодильник, задающие перепад температур на испытуемом образце, Холодильник выполнен в виде контейнера, заполненного металловолокнистой тепло- проводящей структурой, поры которой заполнены сплавом с постоянной темгературой плавления. Отвод тепла от холодильника осуществляется термоэлектрической батареей. Частичное плавление сплава стабилизирует температуру холодильника, За счет тепло- проводящей волокнистой структуры плав ление идет во всем объеме холодильника. В результате достигается повышение точности. Для стабилизации тем пературы холодильника на уровнео24,5 С открытая пористость выбирается на уровне 0,750,802, а сплав выбирается на основе галлия с составом, близким к эвтектическому. 1 з.п ф-лы, 1 ил. рого кондуктивно (с обеспечением теп- Юлового контакта, например, Е исполь- Фсованием теплопроводлщей пасты КПТ) фустановлены на холодильнике 2. Тепловой поток задается электронагревателем 3, и перепад температур, создаваемый на испытуемом образце 4, регистрируется дифференциальной термопарой5, Холодильник 2 выполнен в виде контейнера, изготовленного из теплопроводящего материала. Нерабочие поверхности контейнера имеют тепловую изоляцию, например пенс- или поропласт.Контейнер равномерно заполнен метал 1557502ловолокнистой структурой 6, изготовленной из материала с высокой теплопроводностью, например из медной проволоки диаметром 0,050,1 мм, с открытой пористостью, равной 0,750,80, и теплоаккумулирующим сплавом 7 на основе галлия, за счет скрытой теплоты плавления которого обеспечивается саморегулирующийСя отвод 10 тепла при постоянной температуре плавления. Металловолокнистая структура б установлена кондуктивно в кочтейнере холодильника 2 в зоне установки датчика 1 теплового потока и охлажда ющей термоэлектрической батареи 8.За счет этого улучшается теплоотвод от холодных спаев датчика 1 теплового потока и снижается температурный градиент на переходе холодный спай 20 датчика 1 - теплоаккумулирующийсплав 7.Теплоаккумулирующий сплав 7 состоит из галлия и цинка, в который с целью уменьшения величины переохлаж дения добавлен интерметаллид Сг 6 а 4.Сплав 7 имеет состав, близкий к эвтектическому со следующим соотношением компонентов, мас.Ж; цинк 45, интерметаллид галлия СгСа 0,51,0; З 0 галлий остальное, Изменение агрегатного состояния теплоаккумулирующего сплава 7 осуществляется с помощью термоэлектрической батареи 8 с использованием металловолокнистой структуры 6, обладающей высокой теплопроводностью. Применение металловолокнистой структуры 6 обеспечивает равномерный подвод тепла по всему объему сплава, исключает возможность возник новения значительных температурных градиентов за счет зоннык оплавлений теплоаккумулирующего сплава 7, в том числе в месте установки термоэлектрической батареи 8 и датчика 1 теплово" 45 го потока. Зонные оплавления вследствие низкой теплопроводности сплава 7 в жидком состоянии существенно снижают точность проводящихся измерений.Нерабочие поверхности холодильника 2 и электронагревателя 3 имеют тепло 50 вую изоляцию 9 и 10, изготовленную из геено- или поропласта. Устройство крепится к подставке 11, в которой вырезаны отверстия для прохода воздуха, отводящего тепло от горячих ребер 55 термоэлектрической батареи 8Устройство работает следующим об- разом Тепло от электронагревателя 3 кондуктивно передается через испытуемый образец 4 и датчик 1 теплового потока к холодильнику 2, теплоаккумулирующее вещество 7 которого в исходном состоянии находится в твердой фазе и имеет температуру, близкую к температуре плавления, а к моменту окончания цикла работы частично переходит в жидкую фазу. Отвод тепла от холодных спаев датчика 1 теплового потока происходит при постоянной температуре плавления. Затем включается термоэлектрическая батарея 8 и отбирает тепло от теплоаккумулирующего сплава 7, в результате чего сплав переходит из жидкой в твердую фазу.Иеталловолокнистая структура 6равномерно подводит тепло ко всему объему теплоаккумулирующего сплава 7, исключает зонные оплавления и температурные градиенты, которые снижаютточность измерений.При этом общее техническое решение состоит в сочетании в конструкции холодильника металловолокнистойструктуры с открытой пористостью,заполненной сплавом с постоянной температурой, что обеспечивает повьппение точности за счет стабилизациитемпературы холодильника. Частноетехническое решение состоит в заданииоткрытой пористости на уровне 0,750,80 в сочетании со сплавом на основе галлия с составом, близким к эвтектическому, За счет этого достига-.ется стабилизация температуры холодильника на уровне комнатной, а именоно на уровне 245 С с погрешностью в 0,1 С.Формула изобретения1. Устройство для определения теплопроводности твердых материалов, содержащее последовательно расположенные электронагреватель, датчик теплового потока, дифференциальную термопару для измерения перепада температур на образце и холодильник, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет стабилизации температуры холодильника, он выполнен в виде контейнера из теплопроводящего материала, кондуктивно связанного с термоэлектрической охлаждающей батареей, контейнер равномерно заполнен металловолокСоставитель В.ВертоградскийТехред А.Кравчук Корректо актор Е,Копча п Заказ 715ВНИИПИ Государственно11303 Тираж 498 Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина нистой .структурой с открытой пористостью из теплопроводящего материала и сплавом с постоянной температурой плавления, расположенным в порах и . - таЛловолокнистой структуры.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации температуры холодильни 557502 6ка на уровне комнатной, задают открытую пористость равной 0,75-0,80, .асплав выбирают со следующим содержанием компонентов, мас.Ж:Цинк 4 э 0.510Интерметаллидгаллия СгСаГаллий