Устройство для определения теплопроводности материалов

ОПИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 119589381Изобретение относится к тепловым измерениям, в частности к устройствам для определения теплопроводности твердых сыпучих или волокнистых материалов, и может найти применение в промышленности строительных материалов, например, для контроля качества готовой продукции. Для определения теплопроводности материалов используются устройства, в которых теплопроводность определяется в стационар-, ном тепловом режиме. Наибольшее распространение нашли устройства, в которых образец испытуемого материала имеет форму пластины. Теплопроводность определяют по плотности теплового потока, перепаду температуры и толщине образца. 5 Как правило, для создания перепада температур в устройстве применяют электрические нагреватели или термоэлектрические батареи, размещенные на тепловыравнивающих металлических пластинах с испытуемым образцом между ними; термостаты с блоками термостатирования и емкостями для рабочей жидкости, между которыми размещен испытуемый образец, плоские проточные теплообменники, подключенные к жидкостному термостату и др.Известно устройство для измерения коэффициента теплопроводности, содержащее плоские проточные теплообменники, подключенные к жидкостному термостату. Испытуемый образец находится между теплообменниками 1,Наличие соединительных элементов в уст ройстве (в виде шлангов): усложняет его конструкцию и сужает температурный диапазон испытаний,Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения теплопроводности изоляционных материалов, содержащее два термо стата с блоками регулирования температуры, причем в термостатах выполнены емкости для рабочей жидкости, разделенные плоским образцом испытуемого материала. Так как образец размещен между вертикальными стенками емкостей термостатов, то последние являются одновременно плоскими теплообменниками 2.Однако вертикальное расположение образца приводит к увеличению погрешности при замерах (неучитываемый конвективный поток тепла), что снижает точность измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения теплопроводности материалов, содержащем два термостата, снабженные блоками регулирования температуры, причем в термостатах выполнены емкости для рабочей жидкости; разделенные плоским образцом испытуемого материала, емкость для рабочей жидкости одного из термостатов выполнена 1;образной формы, на горизонтальном участке которой размещен образец.На чертеже дано схематическое изображение предложенного устройства.Устройство для определения теплопроводности материалов содержит два термостата, включающих емкости 1 и 2 с рабочей жидкостью и блоки термостатирования 3, состоящие из регуляторов температуры 4, нагревателей 5, охлаждающих контуров 6 и мешалок 7. Емкость 1 для рабочей жидкости выполнена 1:образной формы и снабжена горизонтальным участком 8 для испытуемого образца 9, при этом поверхности горизонтального участка 8 емкости 1 и дна 10 емкостиявляются термостатирующими.Предложенное устройство работает следующим образом,Образец 9 с закрепленными на нем термопарами и тепломером (на чертеже не показано) помещают на горизонтальный участок 8 емкости 1 для рабочей жидкости, после чего на него опускают емкость 2. Включают термостаты и после выхода в стационарный тепловой режим производят измерения ЭДС тепломера и термопар, исходя из плот ности потока тепла через образец 9, толщины образца и разности температур на его противоположных поверхностях, контактирующих с термостатирующими поверхностями, вычисляютего теплопроводность по известной формуле.Известно, что при наличии градиента температуры в некотором объеме, имеющем сообщающиеся поры или волокнистую структуру, возникает конвективное движение газообразного компонента.Подавляющее большинство теплоизоляционных материалов имеют дисперсную структуру. При определении теплопроводности таких материалов в образце создают градиент температуры, при этом образец для испытаний вследствие неоднородности упомянутых материалов выбирают достаточно больших размеров. Образец должен иметь размер 250 х 250 х 50 мм. В таком объеме образца при определенных условиях возможно возникновение естественной конвекции воздуха, содержащегося в порах материала, Интенсивность конвекции зависит, кроме как от структуры материала, также от сред-.ней температуры образца, величины темпе 55 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР561122, кл. б 01 Х 25/18. 1977.2. Проспект фирмы ,1 цпдегз ЧегМз(абаз АВ90007, бо(евогд 15. 02.72 (прототип). ратурного перепада и от размеров образца,поэтому не может служить характеристикойданного материала. Доля конвективного переноса тепла по сравнению с так называемым кондуктивным переносом может бытьзначительной, а порой превышать кондукциюв несколько раз.При измерениях теплопроводности естественная конвекция рассматривается как нежелательное явление, приводящее к возникновению трудно учитываемых ошибок изме 1 О рения. Поэтому при экспериментальном определении теплопроводности создают такиеусловия опыта, чтобы конвекция не возникала или ее величина была пренебрежимо малой.Конвекция возникает, когда вектор силытяжести составляет с вектором теплового потока (в дифференциальном объеме) угол,отличный от нуля. Поэтому при испытанииплоских образцов их располагают горизонтально, направляя тепловой поток сверху20 вниз. Этотребование является обязательнымпри определении теплопроводности. Оно зафиксировано в стандартах, регламентирующих определение теплопроводности.Любое иное расположение образца (наклонное, вертикальное) либо иное направление потока тепла чревато возникновениемдополнительной погрешности измерения теплопроводности, связанной с конвекцией.В устройстве - прототипе образец можетбыть расположен только вертикально,Горизонтальному расположению образца препятствует вся конструкция устройствас блоками термостатирования, которые могут работать только в вертикальном положении, и с емкостями для рабочей жидкости,из которых при горизонтальном положенииз 5 вытекает рабочая жидкость,Использование изобретения для определения теплопроводности материалов позволяет повысить точность измерения. Крометого, упрощается конструкция устройства ирасширяется температурный диапазон применения устройства.формула изобретенияУстройство для определения теплопроводности материалов, содержащее два термостата, снабженных блоками регулирования тем 45 ператур, причем в термостатах выполненыемкости для рабочей жидкости, разделенныеплоским образцом испытуемого материала,отличающееся тем, что, с целью повышенияточности измерений, емкость одного из термостатов выполнена 1;разной формы, и наее горизонтальном участке размещен образец.р М.Дыл65/59ВНИ едак аказ омитет откр ская н113035,лиал П ПИ Гос о делам Москва ПП кПат