Способ измерения теплофизических величин

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) Я. Кл. 6 01 М 25/1 23) При тет осудврственный комете СССР но делам нвобрвтвннй н вткрмтнй08,79, БюллетеньЗ ня описания 29.08.79(088,8) иковано Дат публика 72) Авторы изобретен В. 10. Воскресенский н Е, И. Тупо Всесоюзный заочный институт пищевой промышленности 1) Заявите(54) СПОС МЕРЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН обр к измерительноособам измерения ение относит частности, к нала от номиналразбаланса. Усление синхрон. хник в теп ивеличин (коэффициен темпе ат оп оводно тепло иэическ автотранс- ключены лопроводности и Р УР Ртеплоемкости) .Известны способы измерения теплофизических величин при постоянной скорости увеличе.ния температуры нагревателя, в которых процесс поддержания постоянной скорости увеличе. ния температуры нагревателя осуществляют путем контроля температуры нагревателя термопарами, интегро-дифференциального регулирова. ния температуры по заданной функции времени и использования исполнительных механизмов 111,Известен также способ измерения теплофизи.15 ческих величин при постоянной скорости увеличения температуры нагревателя, в котором процесс поддержания постоянной температурной скорости нагревателя осуществляют с помощью программного устройства задания скорости на 20 грева 21.ЭДС термопарыственной близостисигналом задатчик, расположеннои в непосредот нагревателя, сравнивают са линейно изменяющейся ЭДС. При отклонении выходного сиг ной величины возникает сигнал ленный сигнал подают на управ ным двигателем, связанным с о форматора, к выходу которого агревательные элементы. Автоматическую компенсацию тепловых потерь в установке обеспечивают системой фотоэлект. ронного регулирования.Недостатком этого способа измерения тепло- физических величин при постоянной скорости увеличения темпсратуры нагревателя является сложность измерения, связанная с необходимостью использования сложных дорогостоящих электронных приборов, кинематических и электромеханических связей. Требуется длительная и тщательная наладка приборов и всей электромеханической схемы работниками, имеющими специальную техническую подготовку и знания.Цель изобретения - упрошение измерения за счет упрощения процесса поддержания постоян. ной температурной скорости нагревателя, уде.шевление и повышение надежности измерений.Для этого измерения проводят при постоянной силе тока в нагревателе величиной3.3 ф-У) гдеК Во Х- сила тока нагревателя;- коэффициент теплообмена;- электросопротивление нагревателя;- температурный коэффициент тепло.емкости;- температурный коэффициент элект-росопротивления,Выделяемая нагревателем тепловая энергиячастично поглощается (аккумулируется) самимприбором и частично рассеивается в окружающуюсреду через тепловую изоляцию.В процессе нагревания мощность электричес.кого нагревателя возрастает эа счет роста егосопротивления, Если поддерживать постояннойзаданную силу тока в нагревателе, то выделяемая тепловая энергия полностью скомпенсируетпотери тепла в окружающую среду и потери тепла на поглощение самим прибором, обеспечивтем самым линейное возрастание его температуры.На чертеже изображены зависимости темпера.туры нагревателя от времени при различныхзначениях постоянной силы тока в нагревателе;кривая А показывает линейное возрастание температуры во времени при пропускании через на.греватель оптимальной постоянной силы тока;кривые Б и В показывают зависимость температуры от времени при пропускании через нагре.ватель силы тока соответственно большей именьшей, чем оптимальная,Необходимая величина постоянной силы тока,поддержание которой обеспечивает линейный нагрев, определяется расчетным путем и затем может быть уточнена на готовом приборе.Энергетический балан измерительного блокас нагревателем согласно первому закону термо.динамики описывается выражением:С 1 = О + , (1)где 0 = - КЧ, Ч = е - ее, (2)- мощность теплового потока между нагревателем с изменяющейся температурой е и окружающей средой с постоянной температурой Ео приэффективном коэффициенте теплообмена К;Ьб: С,(1+ -Ч)Ч (З)- скорость изменения внутренней энергии изме.рительного блока с нагревателем теплоемкостьюСо при температуре ео, температурном коэффициенте теплоемкости Г и скорости увеличениятемпературы Ч;.: 1 В,(1+ РЧ) (4)- мощность, подведенная к нагревателю и вы- .деляемая на нем в виде тепловой мощности приэлектрическом сопротивлении нагревателя Вопри температуре Ео, температурном коэффициенте электрического сопротивления 1 и силе тока через нагреватель ,Задание условия постоянной скорости увели. чения температурыЧсопае ф) позволяет представить решение системы уравнений (15) в виде формулы для величины постоянной силы тока 16 Д= (6)1 О( Р-.уИзмерения теплофнзических свойств проводят следующим образом.Опытный образец, например для измерениякоэффициента теплопроводности, закрепляют в еЗ измерительном блоке между нагревателем и теп- ломером с известной теплоемкостью. Нагреватель представляет собой медный стержень тепло- емкостью 10 б 5 Дж/К при 20 С, обмотанный проволокой чистого железа (99,9) сопротивлени ем 50 Ом при 20 С, После включения нагрева. теля поддерживают постоянной заданную силу тока 0,8 А, на диаграммной ленте потенциомет. ра записывают температуры в слоях образца И и вычисляют тепловой поток и величину коэффициента теплопроводности.При измерении, например теплоемкости,обра.зец размещают в измерительном блоке, включаЗ 6 ют нагреватель и поддерживают заданную иэ условий постоянства скорости увеличения температуры нагревателя постоянную силу тока, иэ. меряют температуры образца и нагревателя и по известному термическому сопротивлению зазора между образцом и нагревателем вычисля. ют тепловой поток и теплоемкость образца. 3Заданное значение силы тока, рассчитанное предварительно по формуле (б), окончательно уточняют в наладочных опытах. Для этого проводят серию опытов при различных значениях 46 постоянной силы тока, близких к расчетному, из которых выбирают величину постоянной силы тока, поддержание которой обеспечивает линейный нагрев в заданном интервале температур,Формула изобретенияСпособ измерения теплофизических величин различных материалов при постоянной скорости увеличения температуры нагревателя и регистра. ции температур и теплового потока, отличато. щийся тем, что, с целью упрощения измерения поддерживают постоянную силу тока нагревателя величиной где- сила тока нагревателя;681359 коэффициент теплообмена;электросопротивление нагревателя;температурный коэффициент теплоемкости;температурный коэффициент электро.сопротивления,К -о -7 ИО 700 7 о Удремя т, сел Составитель Е, Туповва Техред Л.Алферова Корректор А.Гриценко актор Л Тираж 1090 Подписное И Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб., д. Заказ 507 ЦНИ:э 7000э 0 Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мф 415564,кл, 6 01 й 25/18, 1971.32. Инженерно-физический журнал, 1969, т. 16,Иф 3 с 510-520 нт", г, Ужгород, ул, Просктная. 4