Определения теплопроводности материалов

310169 Юаюз Соеетских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства Заявлено 1417,1970 ( 1427618/18-10) и 25/ йомитет по пелен зобретений и открытий при Совете Министров СССРОпубликован 36,212.2 (088,8 1,1971. Бюлл ень ос Дата опубликования описания 20.1971 Г Авторыизобретения лецкий и Я. Г. Соболь Институт высоких температур АН ССС явитеЮаамеаав ПРЕДЕЛ ЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСМАТЕРИАЛОВ СТРОЙСТВО ДЛЯ с присоединением заявки УПриоритет Изобретение относится к области исследования теплофизических характеристик конструкционных материалов и может быть использовано для измерения локальных значенийкоэффициента теплопроводн ости конструк- Бционных материалов в диапазоне температур100 - 3000 С.Известны калори метр ические устройствадля измерения величины тепловых потоков,проходящих через исследуемый образец при 10определении коэффициента теплопроводимости методом продольного теплового потока.Измерение величины теплового потока в исследуемом сечении образца производится припомощи двух калориметрических устройств 15(торцового - энтаньпийного и радиационногокалориметров). Наличие двух калориметрических устройств наряду с преимуществами имеет и ряд недостатков: сложность сборки устройства и увеличение погрешностей эксперимента. Закрепление исследуемого образца непосредственно в термоприемнике калориметраограничивает температурный диапазон исследований, так как он зависит от термическогосопротивления образца, которое однозначно 25определяется коэффициентом теплопроводности исследуемого образца,Целью изобретения является создание простого в сборке устройства, обеспечивающегорасширенный температурный диапазон иссле- З 0 дований (при неизменной геометрии образца) при увеличении точности эксперимента.Для достижения указанной цели используют устройство для определения тепловроводности материалов, содержагцее водоохлаждаемый полостной термоприемник и измерительную схему, которое снабжено держателем образца, выполненным в виде сборной ампулы, часть которой размещена внутри вакуумированного термоприемника с зазором относительно его стенок и закреплена на контактирующей с входным торцом термоприемника головке ампулы, снабженной охлаждаемым экраном, установленным с зазором относительно торца головки ампулы,На чертеже изображена конструкция предлагаемого устройства.Термодатчик 1, регистрирующий изменение температуры воды при выходе из калориметра 2, выполнен в виде многоспайной дифференциальной термопары 3. Поступающая вода с температурой 20 С проходит по левому каналу 4 термодатчика, после чего проходит по внешней полости калориметра 2, затем через отверстия в нижней части разделительной стенки 5 она попадает во внутреннюю полость калориметра, омывает термоприехтник б по спиральному каналу, после чего вытекает из калориметра по правому каналу 7 в термодатчике, Переходная ампула 8 с образцом 9устанавливается в калориметре 2 при помощи резьбового соединения на головке ампулы 10 и нижней части термоприемника б. Образец закрепляется в переходной ампуле при помощи нажимной гайки .11 и двух полуколец 12, устанавливаемых в проточку на холодном конце образца.Изменение термического сопротивления переходной ампулы осуществляется путем замены элемента 13, который может быть изготовлен из материалов с различной теплопроьодностью и иметь различную гсометрию, В образце диаметром 8 - 10 ягм и длиной 70 лг,ы имеется ряд радиальных сверлений диаметром 1 л,гг и глубиной 5 - 6 мл, которые служат для измерений температурного распределения вдоль продольной оси образца. Измерен 11 я могут проводиться как контактными, так и бссконтактпыгн хгстодами. Рабочсе сечение образца располагается в плоскости торцовой поверхности головки ампулы В зоне тсмперату рных измерений,Охлаждаемое кольцо 14 монтируется на головке ампулы 10 при помощи экрана 15 и кольца 1 б пз низкотеплопроводпого материала (например оргстекло). В головку ампулы 10 и охлаждаемое кольцо 14 заделана дифференциальная термопар а (не показана), которая регистрирует величину температурного перепада между этими элементами. Подавая в охлаждаемое кольцо 14 воду требуемой температуры, можно поддерживать перепад температур между головкой ампулы 10 и охлаждаемым кольцом 14 около нуля. На охлаждаемом кольце 14 монтируются тонкие экраны из жаростойких материалов, защищая,щис зону термоприемника от попадания прямых потоков электронов от электронной пушки, которая служит для нагрева образца. В головке ампулы 10 и охлаждаемом кольце 14 имеется вертикальный паз, расположенный против сверлений в образце 9, что делаег возможным проведение температурных измерений.Электронная пушка состоит из монтажных изолирующих стоек 17, фокусирующего электрода 18 и катодного узла 19,Все устройство монтируется на верхнем фланце водоохлаждаемой вакуумной камеры(на чертеже не показана) с рабочим давлением 1 10 5 мм рт. ст.Измерение коэффициента теплопроводностипроводится следующим образом.5 После монтажа устройства и откачки вакуумной камеры включается электронная пушка, которая нагревает образец до требуемойтемпературы. Затем, после установления стационарного температурного режима в образ 10 це 9, в нем проводятся температурные измерения, что дает возможность определить температурное распределение вдоль продольнойоси образца, а также и градиент температурв рабочем (исследуемом) сечении. Одновре 15 менно с температурными измерениями в образце проводится измерение показаний термодатчика 1 и определение величины расходаводы в калориметре; зная эти параметры,можно определить величину теплового пото 20 ка, выделяемого в калориметре. Этот тепловой поток попадает в калориметр, проходя через исследуемое сечение образца (теплообмен зоны термоприемника с остальными элементами устройства практически отсутствует,так как зазор между образцом и головкойампулы не более 0,5 1 гм),Зная градиент температур в рабочем сечении образца, величину теплового потока, проходящего через это сечение, и площадь поперечного сечения образца, можно определитьлокальное значение коэффициента теплопро.водности для исследуемого образца.Предмет изобретения35Устройство для определения теплопроводности материалов, содержащее водоохлаждаемый полостной термоприемник и измеритель О ную схему, отличаюи 4 ееся тем, что, с цельюповышения точности, оно снабжено держателем образца, выполненным в виде сборной ампулы, часть которой размещена внутри вакуумированного термоприемника с зазором 45 относительно его стенок и закреплена на контактирующей с входным торцом термоприемника головке ампулы, снабженной охлаждаемым экраном, установленным с зазором относительно торца головки ампулы.% 1076 Тираж 473 Подписное бретений и открытий при Сввете Министров СССР К 35, Раушская наб., д. 45 ипография, пр, Сапунов Заказ 263613 ЦНИИПИ Комитета Изд.делам изМосква,мкторы; В. Петрова и Е. Ласточкина