Устройство для определения теплопроводности материалов

(5)5 6 01 М 25/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ярославский государственный университет(56) берман Р. Теплопроводность твердых тел, М.: Мир, 1978, с, 14.Бурцев Ю, Н. и др. Прибор для измерения коэффициента теплопроводности полимеров в интервале от -40 С до +250 С. - Заводская лаборатория. 1972, М 8, с 1014.Авторское свидетельство СССР М 1518750, кл, 6 01 й 25/18, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к технике тепло- физических измерений, а именчо к устройст. вам для определения теплопроводности материалов, и может быть использовано при исследовании фазных переходов и других процессов, происходящих. и узких температурных интервалах,Известно устройство для определения теплопроводности материалов, работающее в режиме стационарного теплового потока. Постоянный тепловой поток Р пропускается через однородный образец с известной площадью поперечного сечения Я, Термопары закреплены в двух местах вдоль образца на расстоянии б друг от друга. Коэффициент теплоп роводности определяют из соотношенияЯЪТ50174103 б А 1(57) Изобретение относится к технике тепло- физических измерений и может быть использовано при исследовании фазовых переходов и других тепловых процессов.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения точности задания температурного режима. В устройстве использован метод стационарного теплового потока для измерения теплопроводности и обеспечивается поддержание заданного, достаточно малого, градиента температур на торцах исследуемого образца. При этом теплопроводность оказывается пропорциональной мощности.выделяемой в нагревателе, которая определяется при помощи функционального преобразователя и регистрируется в цифровом виде 1 ил При этом коэффициент теплопроводности приписывается среднему значению температуры между термопарами.Недостатком данного устройства является сложность создания одновременного теплового потока тепла, а также неопределенность температуры, к которой относится измерение.Известно также устройство для определения теплопроводности в широком диапазоне температур, состоящее из двух термостатируемых блоков, между которыми размещаются два исследуемых образца, разделенные плоским центральным нагревателем, в центре которого расположен горячий спай дифференциальной термопары, Холодный спай термопары находится в термостате. Для получения значения коэффициент теплопроводности в образцесоздается перепад температур 1,5-2,5 С путем подачи некоторой заданной мощности 0 в центральный нагреватель. Коэффициент теплоп роводности рассчитывается по формуле0 ОЬЯ 1 Я 2 2 ЯХТп 1 пггде 0 - мощность, выделяемая в нагревателе;51 и 32 - сечения исследуемых образцов;Ь 1 и Ьг - толщины исследуемых образцов;Ь Т 1 и Ь Тг - перепад температуры на образцах,В случае одинаковых образцов 31=32=3 , п 1=пг=п, ЬТ 1 =ЬТг =ЛТ иодинаковый тепловой поток распространяется через каждый исследуемый образец.Недостатком данного устройства является неопределенность температуры, которой соответствует измеренный коэффициент теплопроводности, возникающая вследствие того, что при подводе одной и той же мощности к нагревателю при изменении на образцах со значительно отличающейся теплопроводностью получают во столько же раз отличающийся градиент температуры ЛТ на исследуемом образце. Особенно недопустимо это при изучении фазовых переходов, происходящих в очень узких температурных интервалах, когда наблюдается резкая зависимость теплофизических свойств от температуры.Кроме того, необходимо каждый раэ производит расчет теплопроводности по формуле, что требует дополнительного времени.Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для измерения теплопроводности материалов, содержащее термастат с находящимися внутри него измеряемыми образцами цилиндрической формы, плоский центральный нагреватель, размещенный между образцами, дифференциально включенную термопару, диод, дифференциальный усилитель, регистратор, усилитель, источник опорного напряжения, усилитель с цифровой установкой коэффициента усиления, цифровой блок установки и общую шину.Недостатком данного устройства является невысокая точность измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения точности задания температуры,Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее термостат с нахо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дящимися внутри него измерительными образцами цилиндрической формы, плоский центральный нагреватель размещенный между образцами, дифференциально включенную термопару, диод, дифференциальный усилитель, регистратор, усилитель, общую шину и источник опорного напряжения, подключенный выходом к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с одним выводом дифференциально включенной термопары, подсоединенной другим выводом к общей шине, усилитель подключен выходом к аноду диода, катод которого соединен с одним выводом плоского центрального нагревателя, другой вывод которого подключен к общей шине, введены интегратор и функциональный преобразователь, подключенный первым входом к выходу источника опорного напряжения, вторым входом - к катоду диода и выходом - к входу регистратора, а интегратор подсоединен входом к выходу дифференциального усилителя и выходом к входу усилителя.На чертеже представлена функциональная схема устройства для определения теплопроводности материалов.Устройство содержит термостат, состоящий из двух идентичных блоков 1 и 2, внутри которого размещены два измеряемых образца 3 и 4 цилиндрической формы, плоский центральный нагреватель 5, дифференциально включенную термопару 6, дифференциальный усилитель 7, источник 8 опорного напряжения, интегратор 9, усилитель 10, диод 11, функциональный преобразователь 12, регистратор 13 и общую шину 14.Измеряемые образцы 3 и 4 размещены соосно, их наружные торцы приведены в тепловой контакт с термостатом, а боковые их поверхности теплоизолированы.Источник 8 подключен выходом к первым входам функционального преобразователя 12 и дифференциального усилителя 7, подсоединенного вторым входом к одному выводу дифференциально включенной термопары 6, другой вывод которой соединен с общей шиной 14. В ы ход дифферен циал ьного усилителя 7 подсоединен через последовательно соединенные интегратор 9 и усилитель 10 к аноду диода 11, катод которого соединен с одним выводом плоского центрального нагревателя 5, подключенного другим выводом к общей шине 14. Катод диода 11 соединен с вторым входом функционального преобразователя 12, выход которого подключен к входу регистратора 13,1741036 Составитель В.Костюхин дактор Л. Веселовская Техред М. Морге нтал Корректор О.Кравцова081 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 За роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 разователь, подключенный первым входом к выходу источника опорного напряжения, вторым входом - к катоду диода и выходом- к входу регистратора, а интегратор подсо единен входом к выходу дифференциального усилителя и выходом - к входу усилителя,