Устройство для определения коэффициента теплопроводности твердых материалов

1175этом внутренняя часть пакета установлены с. воэможностью контакта по всей вертикальной поверхности с теплоприемиика:лт а наружная часть - с теплозащитнымн экранами, выполненными в виде сосудов причем теплопрнемники охвачены теплозащитными экранами с зазором.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на Фиг.2 - разрез А-А на фнг,1; на Фиг,З - наружная часть пакета; на Фиг.4 - внутренняя часть пакета; на Фиг.5 - сборка пакета; на фиг.б калориметрическая часть устройства, включающая теплаприемники и теплозащитные экрана.Устройство содержит пакет, который выполнен из двух частей - наружной часи внутренней части 2, Внутренняя часть 2 пакета "остоит из пластин 3 исследуемого материала и нагревателя4, расположенного между ними (Фиг.2).Пластины 3, установленные во внутренней части 2 пакета, являются исследуемымиобразцами, именно в этой, внутреннейчасти 2 пакета производят измерениепараметров исследуемого материала(фиг,4), Наружная часть 1 пакета имеетФорму, например, прямоугольника и сос тоит из пластин 5 (Фиг,З), выполненных также из исследуемого материала и нагревателя б, расположенногомежду.ними Внутренняя часть 2 пакета установленавнутри наружной части 1 пакета с зазором, при этом наружная часть 1 пакета выполняет роль теплозащитного элементаЫиг.5) Внутренняя часть 2 пакетаустановлена между теплоприемниками7 и 8, выполненных в виде сосудов,заполненных охлаждающей жидкостьюа наружная часть- между .теплозащитными экранами 9 и 10, Для завдты емники 7 и 8 охвачены соотвественнотеллозащнтными экранами 9 и 10 с за. -зором, выполненными в виде сосудов сохлаждающей жидкостью (фиг,б). В теплоприемниках 7 и 8 установлены датчики 11 уровня, В верхней части теплоприемники 7 и 8 соединены трубопроводом 12 с системой измерения 13, атеплозащитные экраны 9 и 10 - трубопроводом, 14 и через вентиль 15 открыты на дренаж. В нижней части тепло- приемники 7.8 и теплозащитные экрань; 9 и 10 соединены с коаксиапьным трубопроводом 16. Теплоприемннкии 8 соединены с теплозащитными экранамн 9 и 10 в единые силовые конИзобретение относится к теплофиЭическим измерениям и служит для определения коэффициента теплопроводности различных теплоизоляционных материалов при криогенных температурах,Известно устройство для определения коэффициента теплопроводности,состоящее иэ двух холодильников,двух горизонтально расположенных образцов, размещенного между образцами Оэлектрического нагревателя, заключенНой в кожух теплоизоляции и подставки ЯНедостатком устройства являетсято, что при горизонтальном расположенин исследуемых образцов условиятеплосъема с охлаждаемых поверхностей различны, так как коэффициенттеплоотдачи в верхнем холодильникепримерно в два раза выше, чем в ниж Онем холодильнике при условии использования испарительных систем, характерных при проведении исследованийна криогенных жидкостях, Определяемые с помощью устройства значения 25коэффициента теплопроводности относятся к средней температуре образцов.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения теплопровод- ЗОности, состоящее из вертикально установленного нагревателя и прижатыхк нему с двух сторон образцов исследуемых материалов, пластин сердечника и поджимных пластин. Снаружи всясборка окружена теплозащитными экранами.Недостатком известного устройстваявляется невозможность проведения исследований при криогенных температурах, так как с помощью пластин сердечника, выступающих в роли теплопри- от внешних теплопритоков теплоприемников, нельзя создать криогенные температуры на охлаждающей поверхностиисследуемых пластин. 45Целью изобретения является повышение, точности определения коэффициентатеплопроводности материалов и расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем,50что в устройстве для определения коэффициента теплопроводности твердых материалов, содержащемпакет, собранныйиз пластин исследуемых образцов, между которыми расположен нагреватель, 55теплоприемники, теплозащитные экраны,пакет выполнен из двух частей, размещенных одна внутри другой с зазором, при1117 струкции, представляющие собой калориметрические ячейки. Калориметрическая ячейка, состоящая из тепло- приемника 8 и теплозащитного экрана 10 выполнена с возможностью перемеще ния и соединена с устройством 17 для поджима пакета. Устройство для измерения коэффициента теплопроводности помещено в вакуумную камеру (не по- .казана), ОУстройство работает следующим образом.Наружную и внутреннюю части 1 и 2 пакета устанавливают соответствен. но между теплоприемниками 7 и 8 и 5 теплозащитными экранами 9 и 10. Перемещением подвижной калориметрической ячейки с помощью устройства 17 поджимают пакет на заданную по условиям эксперимента величину, т.е. обес-, О печивают контакт вертикальных поверхностей наружной частипакета с теплозащитными экранами 9 и О, а внутренней части 2 пакета с теплоприемниками 7 и 8. По внутренней трубе трубопровода 6 охлаждающей жидкостью заполняют до заданного уровня тепло- приемниками 7 и 8, а по наружной полости . - теплозащитные экраны 9 и 10. Наличие зазора между теплозащитными 30 экранами 9, 10 и теплоприемниками 7 и 8 исключает внешние теплопритоки к последним; Тепловой поток от нагревателя 4, проходя через внутреннюю часть 2 пакета, вызывает испарение охлаждающей жидкости в теплоприемникахи 8. Пары жидкости поступают в систему измерения 13 параметров паров, где по их расходу и параметрам определяется тепловой поток, про О шедший через внутреннюю часть 2 пакета, Кроме того, тепловой поток измеряется по количеству электроэнергии, расходуемой нагревателем 4. Уровень жидкости в теплоприемниках 7 и 8 под держивается постоянным системой поддержания уровня (не показана) по сигналам датчиков 11 уровня, Тепловой поток от нагревателя 6, проходя через наружную 1 часть пакета, вызывает ис О парение охлаждающей жидкости в тепло- защитных экранах 9 и 10, откуда пары жидкости по трубопроводу 14 через вентиль 15 дренируются в атмосферу. При этом температура нагревателей 4 и 6 55 поддерживается одинаковой. Благодаря тому, что температуры на поверхностях пластин 3 и 5, прилегающих соответст 511 4венно к нагревателям 4 и 6 , равны и равны температуры поверхностей пластин 3 и 5, прилегающих соответственно к приемникам 7 и 8, в зазоре между внутренней частью 2 и наружной частью 1 не создается градиент температур.Такие условия исключают как тепловые потери с торцов внутренней части 2 пакета, так и внешние теплопритоки к ней, так как наружная часть 1 пакета, охватывая внутреннюю часть 2 пакета, является теплозащитным экраном для торцовых поверхностей внутренней части 2.Таким образом, устройство позволяет измерять коэффициент теплопроводности материалов с высокой точностью. Эта достигается благодаря получению идентичного температурного распределения в поперечном направлении частей 1 и 2 пакета на обращенных друг к другу поверхностях. Такие условия обеспечиваются выполнением пакета из частей 1 и 2, расположенных одна внутри другой с зазором, При отсутствии градиента температур в поперечном направлении между частями 1 и 2 пакета (в зазоре между ними) отсутствуют потери тепла с торцовых поверхностей внутренней части 2 пакета.Выполнением теплоприемников 7 и 8 в виде сосудов, эаполненйых охлаждающей жидкостью и охваченных с зазором теплозащитными экранами 9 и 10, выполненными также в виде сосудов, заполненных охлаждающей жидкостью, позволяет исключать как внешние теплопритоки к исследуемой внутренней части 2 пакета, таки потери тепла с ее торцевых поверхностей, что повьппает точность эксперимента. Конструкция теплоприемников и теплозащитных экранов - выполнение их в виде сосудов, дает воэможность опрецелять коэффициент теплопроводности материалов в широком диапазоне температур.Предлагаемое устройство повышает точность определения коэффициента теплопроводности за счет исключения внешних теплопритоков к теплоприемниками тепловых потерь сторцовых поверхностей исследуемых пластин, Это достигается как выполнением пакета изнаружной и внутренней частей, расположенных одна внутри другой с зазором и снабженных каждая нагревателем,так и выполнением теплозащитных экранов в виде сосудов с охлаждающей жидкостью и охватывающих теплоприемники,