Устройство для определения теплофизических свойств материалов

СО 1 ОЗ СОЗЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1704052 А 19) Я ГОСУДАРСТЕ 1 Е 1 1 Ый КОс 11 ИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯСЛ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ефти и газа АН иканис А,А. Тепло чных мате ртов.1977 изиче 1 алов, . 186 -ство СССР18, 1978,ры.1 и(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ(57) Иэсбр те 1 п 1 е относится к эксперименталсной теплофиэике и может быть использовано для определения теплофизических характеристик различных материалов. Цегь Изобретение относ 1 тся к экспериментгл.11 сй те "лс". рике и л 1.:т быть использовано для эпределения теплофизических сесйсте различных слетср 11 глсв.Известно,ст;,сй:тес для определения теплоС и. 1 ческих свойств мгтериглое, содержаецсе ргссчую кгл 1 еру, кглорислетр.1 ческую ясйку, защитные тепловые экраны, с снсег 1.1 с длл ргэлсегцсния калсрил 1 етрическс 1 ячейки, с,1 стес 1 у оргнных нагрев-,телей, г таже систелсы еакуулгирования и аетол 1 гтического пс,".держгс.;1 я заданного теплового режима рабочей кгл 1 еры. Разслещесгие калсриметриче".сй ячейки на основании выэьсеает 11 еобходиллость введения в изобретения - повышение надежности устройства и упрощение замены образцов беэ снижения точности измерений. Устройство содержит рабочую камеру с расположенными в ней калориметрической ячейкой и адиабатическими экранами. Новым в устройстве является конструкция подвески калориметрической ячейки и адиабатических экранов. Подвеска выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы. пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру калориметрической ячейки, На внешней поверхности трубы закреплены адиабатические экраны, а внутри трубы установлен держатель с 5 разцг, на котором последсеательс;с закреплены тсплсвь;е экраны, находя ц 1 еся в тепловом контакте со стенкой трубы и обраэующ 1 е с гдигбатическим 1; эранам, эамнутые геплсеыа контукснструкцию систес 1 ы схргнн 11. 1 г-;.с гте- фь лей,что суш:ствсн 1,о услсжняет устройство. ( ,)Наиболее близил; по технической су:цности и дсстиггес,сму пслсжс.те" нему результату явг яется устройство гля ОПРЕДЕЛЕс 11 Я т" П С,"ь 1311 ЧЕСК 11 Х Сасй 1,тг Мд.гериалсв, соде"жгщее рабочую амеру, калориметрическую ячейку адиг з . - ,:с 11 е ЭС"11 Ы, ПОДЕЕС .гЛСЕ 111;гтс,ьЧгС СуЧ й ки и гдигбгтичесих экранов, систел ы -ууми рован ия и поддерл:гнияадиабэтическсго режима.Недостатком этого устройств, яалястсясгожность замены образца. оСуслселеннгя необходимостью разборки рабочей глерыдля ;., аос к 1 удаве)1 Я Образца из кало р)лстрической ячейки. Полная разборка устройства перед каждой сменой образца рсз);о снижает его надежность и производительность.Целью изобретения является повышенс надежности устройства и упрощение замены образцоо без снижения точности измерений.Цель достигается тем, что в устройстве, содержащем рабочую камеру, калориметрическую ячейку, адиабатические экраны, подвеску калориметричес кой ячейки и адиа 5 дтических экранов, системы вакуумирооания и поддержания адиабатического рсм,1,ела, в цем подвеска выполнена о виде тонкостенной герметичной трубы, пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соотоетствующим диаметру калори 1 летрческой ячейки, закп гл.) ой цэ Одном иэ концов трубы, ца)л" , поверхности которой эакреплсцы,т 1 еские экраны. а онутри трубы уста,оолсц держатель образца. ца котором е ослсд вательно закреплены тепловые экраны, находя.циеся о тепловом контакте со стецксй трубы и образующие с адиабатическими экранами залкцутые тепловые конту,", ы. Р а де ржателе образца могут быть )а):еслеы дополнительные тепловые акран, находящиеся о тепловол контакте со стенкой трубы, а на внешней поверхности трубы установлены тепловые компенсаторы о плоскости экраноо, соединенные с систел 1 ой гогде,. ):а,1 ия адабати )вских режи;.;, ме того, оцутрснняя полость трубы соединена автоомно с системой оакууми- ), " 11 Л.В.,"овнес г)одвески калор 1),летриче", ой-сйки и :диаб"тичесЕх экранов в -,)кестен)ой герл 1 етичцой трубы по.г -:,; ИСКЛЮ 1)ТЬ раЗГЕрМЕТИЗацИ)О рабОи г а),з,ку адабатических,".;, а аос,;,сс тепловых экранов внутр -;,", Обсс",с лает цеобходиелую лдиа)батэсцю калорметрической ячейки.кэ допол 1 тельных теплооых экраОо соомест 1 о с тепловым компенсатора, г 1 "аст качество одиабатизации.:-а: сртежс приз)сдсца кс)стр,ктиь 1 ая СР С Н: Г )Я, заГЭСЕЛОГО )СТРО 11 СТВОУстройство содержит алор 1)мстричес ху)о ячейку 1, адиабатические экраны 2 и 3, гсрмстчцу)а рабочую камеры 4, онкостеннро гсЕО)логичную трубу 5, образец 6 из исслсдуел 1 ого материала, тепловые лампесатори 7 - 9, нагреватели 10 калории.тривской ячейки, тепловые экраны 11 - )5, дср:.этель 1 б образца, нагреватели 17 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тепловых компецсаторов с датчиками температуры.Устройство содержит рабочую адиабатическими экранами 2 и 3 и калориметрическая ячейка 1, расположенным в камере 4, Подвеска калориметрической ячейки 1 и адиабатических экранов 2 и 3 выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы 5 с внутренним диаметрогл, соответствующим диаметру калориметрической ячейки 1, в которой находитсмя образец 6. Труба 5 пропущена через адиабатические экраны 2 и 3 и закреплена одним иэ своих концов с калориметрической ячейкой. Внутри трубы 5 установлен держатель 16 образца 6, а на внешней поверхности трубы - адиабатические экраны 2 и 3. На держателе 16 последовательно закреплены тепловые экраны 11 - 15 и тепловые компенсаторы 7 - 9 с нагревателями 17, которые содержатдатчики температуры. Держатель 16 выполнен из низкотеплопрооодцой керамики с малым поперечным сечением. Тепловые кол 1 пенсаторы 1 - 9 и тепловые экраны 11 - 15 находятся в тепловом контакте со стенкой трубы 5. При этом тепловые экраны 11 - 15 образуют с адиабатическими экранами 2 и 3 замкнутые тепловые контуры. Внутренняя полость трубы 5 соединена с систелой оакуумирования (не показана).Устройство работает следующил 1 образом.Образец 6 размещают внутри калориметрической ячейки 1. При помощи нагревателей 10, размещенных нэ калориметрической ячейке 1, адиабатических экранов 2 и 3, тепловых экранов 11 - 15 и тепловых компенсаторов 7 - 9 поддерживается адиабатичсский режим устройства. Температура тепловых экранов 11 - 15 у стенки трубы 5 равна температуре соответствующего элемента, расположенного на внешней поверхности трубы 5. Тактселпература теплсвого экрана 14 у стенки трубы 5 будет соответствовать температуре эдиабатического экрана 3, Этим саглым тепловой экран 14 образует с адиабатическим экраном 3 замкнутый тепловой контур, что создает устойчивый адиабэтический режим работы устройства.Хороший тепловой контакт тепловых экранов 11 - 15 с онутренней поверхностью трубы 5 обеспечивается при помощи тсрелоустойчивой теплопроводной смазки, В этом случае образуется надежный тепловой:лост от экранов тепловых к экранам адиабатическим. Когда адиабатический режим калориметрической ячейки поддержать не удается, подключают теплооые коелпенсаторы 1 - 9, снабженные нагревателями 11. При помощисистемы поддержания адиэбатического режима (не показана), которая включает регулятор температуры и электронный блок,обесг 1 ечиоается равенство температур л,ежду компенсатором и тепловым экраном. 5Улучшение адиабатизации калориметрической ячейки 1 в направлении трубы 5 можетбыть обеспечено и за счет подключениявнутренней полости трубы 5 к системе вакуумирования и создания вакуума в этой полости,Смена образца 6 из калориметрическойячейки 1 осуществляется следующим образом. Внутренняя полость трубы 5 отключается от системы вакуумирования, Из 15полости трубы 5 вынимается держатель 16,на котором закреплены тепловые экраны 11-15 и исследуемый образец 6. Образец заменяется, идержатель 16 с новым образцоми тепловыми экранами 11 - 15 снова вставляется в трубу 5.Как показала экспериментальная проверка опытного устройства. время, необходимое для замены образца, составляет 300- 500 с, а время вывода устройства на адиабатический режим не превышает 10 с, Визвестных устройствах первый временнойпоказатель практически на порядок больше,чем в предлагаемом устройстве, а второй -в 2 - 3 раза. 30Сокращение времени выхода устройства на адиабатический режим обусловленотем, что в процессе смены образца вакууммеждуадиабатическими зкранал 1 и сохраняется и само время смены образца 35существенно меньше, чем в известныхустройствах. Исключение полной разборкирабочей камеры для смены образца позооляет повысить надежность устройства, а уменьшение времени смены образца и выхода на адиабатический режим увеличивает производительность при сохранении заданной точности определения искомых характеристик.Формула изобретения Устройство для определения теплофизических свойств материалов, содержащее рабочую камеру, калориметрическую ячейку, вдиабатические экраны, подвеску калориметрической ячейки и вдиабатических экраной, системы вакуумироввния и поддержания вдивбвтического режима. о т л ич а ю щ е е с я тви, что, с целью повышения надежности устройства и упрощения замены образцов без снижения точности измерений, в нвм падввска выполнена в виде тонкостенной герметичной трубы, пропущенной через адиабатические экраны, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру калориметрической ячейки, закрепленной нв одном из концов трубы, на внешней поверхности которой закреплены вдиабатические экраны, в внутри трубы установлен держатель образце, на котором последовательно закреплены тепловые экраны, находящиеся в тепловом контуре со стенкой трубы, причем часть из них образует с адиабатическими экранами замкнутые тепловые контуры, в часть контактирует с тепловыми компенсаторами, установленными ча внешней поверхности трубы в плоскости экранов и соединенными с системои поддержания адиабатического режима, причем внутренняя полость трубы автономно соединена с системой вакуумирования.