Устройство для определения теплопроводности твердых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) О 01 Б 25/ овальное коического детельство СССР25/18, 1977,др. Приборы дляений с прямыминая теплотех 3, с. 9194 РЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ, ящих блока ыми термоключены к в один из атель, а в оторого со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(71) Государственное специструкторское бюро теплофизприборостроения(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТЕПЛОПРОВОДНО:ТИ ТВЕРДЫХсодержащее два теплопроводс дифференциально включеныпарами, выходы которых подвходам первого усилителя,которых вмонтирован нагревдругой - тепломер, выход к, ЯО 116323 единен с входом второго усилителя, выходы усилителей связаны через узел компенсации контактньх термических сопротивлений с счетно-решающей схемой, выход которой подключен к блоку отображения информации, о т л и ч а ю" щ е е с я тем, что, с целью ускорения определения и повьппения достоверностй результатов измерения, в него введены источник опорного напряжения, блок сравнения, элемент НЕ, блок сигнализации, элемент И, блок управления, усилитель мощности, причем один вход блока сравнения соединен с источником опорного напряжения, другой вход - с выходом первого усилителя, а выход блока сравнения через элемент НЕ соединен с блоком сигнализации и первым входом элемента И, второй вход которого связан с выходом блока управ ленни, а выход связан с усилителем мощности, подключенным через нагрева- веаь тель к питающей сети. )евамИзобретение относится к теплофиэическим измерениям. а именно к измерению теплопроводности твердых материалов, и может быть использовано приконтроле тепловых свойств материаловв металлургии, приборостроении,энергетике, .геологии при проведении экспрессных измерений,Известно устройство для измерениятеплофизических свойств веществ, ко. торое дополнительно снабжено двумяусилителями, узлом компенсации контактных термических сопротивлений,функциональным преобразователем ицифровым устройством отображения информации 13.Недостатком этого устройства является то, что перегрев одного тецропроводящего блока относительно другого осуществляется каждым экспериментатором ориентировочно на определенное значение температуры, регистрируемое устройством отображения информации как в процессе подготовки,так и в процессе проведения эксперимента по измерению теплопроводности,При этом не учитывается марка исследуемого материала или диапазон измерения теплопроводности. Прежде чемостановиться на необходимом значениитемпературы перегрева верхнего теплопроводящего блока огносительно нижнего, необходимо провести многократные измерения, чтобы получить достоверный результат. Это приводит такжек увеличению времени подготовки ипроведения эксперимента, снижает производительность труда, На эти эперации затрачивается 0,5-1,5 ч.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для экспрессныхизмерений теплопроводности твердыхматериалов, состоящее из двух теплопроводящих блоков, нагревателя в одном из них, тепломера в другом, измерителя перепада температур, двухусилителей, узла компенсации контактных термических сопротивлений,счетно-решающей схемы и блока отображения информации 2 3 Недостатками известного устройства являются длительность процесса подготовки и проведения измерения материалов с малой теплопроводностью и недостаточная достоверность резул., - тата измерения для матерналов с высокой теплопроводностью при значительном перегреве верхнего блока относительно нижнего.Целью изобретения является ускорение и повышение достоверности ре 5зультатов определения теплопроводности твердых материалов.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для определения теплопроводности твердых материалов,содержащее два теплопроводящих блока,измеритель перепада температур между ними, тепломер, два усилителя,подключенных через узел компенсацииконтактных термических сопротивле ний к счетно- решающей схеме, устройство отображения информации и нагреватель верхнего теплопроводящегоблока, введены источник опорного напряжения, блок сравнения, элемент НЕ,блок сигнализации, элемент И, блокуправления, усилитель мощности, гричем один вход блока сравнения соединен с источником опорного напряжения.,другой вход - с выходом первого усилителя, а выход блока сравнения через элемент НЕ соединен с блокомсигнализации и первым входом элемента И, второй вход которого связан свыходом блока управления, а выходсвязан с усилителем мощности, подключенным непосредственно и через нагреватель верхнего теплопроводящегоблока к питающей сети.35Такое. выполнение устройства позволяет за счет небольших дополнительныхаппаратурных затрат улучшить его технический уровень и качество,На чертеже показана структурнаясхема устройства,Устройство содержит теплопроводящие блоки 1 и 2, между которыми помещен испытуемый образец 3, тепломер4, вмонтированный в нижний теплопроводящий блок 2, нагреватель 5, разме 45щенный в верхнем теплопроводящем блоке 1, усилители 6 и 7 сигналов соответственно перепада температур с датчиков 8 и 9 температуры и тепловых50потоков через испытуемый образец,узел 10 компенсаций контактных термических сопротивлений, счетно-решающуюсхему 11, производящую обработку рабочей формулы, блок 12 отображенияинформации, источник 13 опорного на 55пряжения (задатчик температуры ), соединенный с первым входом блока 14сравнения, с вторым входом которогосоединен выход усилителя 6, элемент1163 НЕ 15, блок 16 сигнализации выхода на требуемый температурный режим, элемент И 17, блок 18 управления; формирующий закон управления нагревом, и усилитель 19 мощности, 5Устройство работает следующим образом.При поднятом теплопроводящем блоке 1 производится подготовка эксперимента по измерению теплопроводнос О ти путем ввода исходных данных испытуемого образца (геометрических размеров ) в счетно-решающую схему 11 и компенсации контактных термических . сопротивлений. Сигналы с выхода усилителя 6 и источника 13, опорного напряжения, соответствующие истинному перепаду температур между верхним 1 и нижним 2 теплопроводящими блоками и необходимому ( установленному )пере паду температур в зависимости от марки материала или диапазона измерения теплопроводности, поступают на входы блока 4 сравнения и устанавливают его в насыщенное состояние, С выхода 25 блока 14 сравнения сигнал поступает на первый вход элемента И 17 и одновременно инвертированный элементом НЕ 15 на блок 16 сигнализации. На второй вход элемента И 17 сигналы ЗО поступают с блока 18 управления. В зависимости от необходимого закона формирования импульсов управления с помощью блока 18 управления изменяют 234 4скорость нагрева. После логического умножения с выхода элемента И 17 сигнал поступает на вход усилителя 19 мощности с нагревателем 5 в качестве нагрузки, При достижении теплопроводящим блоком 1 необходимого значения температур блок 14 сравнения устанавливается в противоположное состояние, При эТом срабатывает блок 16 сигнализации готовности, инагрев прекращается. При нахождении верхнего блока 1 в поднятом состоянии длительное время происходят небольшое "сползание" температуры и включение нагрева.Процесс повторяется периодически. После установки исследуемого образца 3 и опускания верхнего теплопроводящего блока 1 на нагрев накладываеТся постоянный запрет блоком 18 управления. При смене образца 3 и повторном поднятии верхнего тепло- проводящего блокауказанные операции повторяются.Введение режима автоматического задания, регулирования и сигнализации температуры нагрева исследуемого образца с учетом марки материала или диапазона измерения теплопроводности позволяет ускорить более чем на порядок процесс измерения (с 0,5-1,5 ч до 3-5 мин), повс производитель " ность и достоверность результатов измерений;1163234 Составитель В. Гусева айчук Техред Ж.Кастелевич Корректоемчи дактор И,Н 4098/43 Тираж 897 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушПодписноетета СССР открыти кая наб