Устройство для определения темпе-ратуропроводности неэлектропровод-ных материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистических(22)Заявлено 06,09,79 (21) 2823751/18-25с присоединением заявки Лф(5 ЦЯ. Кл, 0 01 й 25/18 Гооударстевииый комитет СССР по делам изаоретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ НЕЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к исследованию теплофизических свойств твердых неметаллических материалов и предназначено для определения коэффициента . температуропроводности твердых листовых неметаллических материалов (сте 5 клопластиков, углепластиков, асбопластиков и т.д.) в условиях высоких температур.Известно устройство для исследова 1 О ния теплофизических характеристик в области высоких температур содержащее высокотемпературную графитовую печь сопротивления охлаждаемые медные токоподводы,упругие цанги,допу-скающие продольное перемещение при термических деформациях, между которыми зажат нагреватель в виде графитовой трубы, Нагреватель окружен теплоизоляционными экранами. Испытуемый образец.в форме цилиндра крепится к верхнему экрану-этажерке, расположенному внутри нагревателя.Верхний и нижний экраны выполнены из графита и представляют собой тонкостенные трубки с поперечными ребрами.Термопары установлены в центре образца и по радиусу на глубине, равной половине высоты образца, Электрическаясхема состоит из автотрансформатора,понижающего трансформатора, специального редуктора с приводом электродвигателя11,Однако известное устройство позволяет исследовать температуропроводность плохих проводников тепла приразрежении или в инертной среде вобласти высоких температур, не имеетограничение по скорости нагрева и непозволяет определять свойства на плоских образцах.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является ус"тройство для определения теплофизических свойств веществ, работающее вобласти температура от 900 до 23009 С,состоящее из водоохлаждаемой вакуумнойкамеры с размещенными в ней рабочим8407участком и нагревателем, схемы измерений и схемы обеспечения необходимоготемпературного режима. Создание необходимого температурного режима вкамере обеспечивается индуктором вы 5сокочастотного генератора ГЛмощностью 10 кВт, имеющего при согласованной нагрузке частоту 720 кГц. Индуктор выполнен из красной меди сизолированными друг от друга витками.Между индуктором и радиационными молибденовым нагревателем размещенэкран в виде цилиндрической трубкииз А 1021В молибденовом радиационном нагревателе размещены исследуемый цилиндрический образец и система торцовыхэкранов, Нагреватель закреплен нарезьбе в обойме нижнего фланца камеры и фиксируется с помощью контргайки 20Сверху и снизу образца размещены торцовые молибденовые экраны, позволяющие/свести к минимуму торцовые потери тепла и обеспечить реализацию одномерного температурного поля в образце. Внутри нагревателя на иглах размещаетсяобразец, В центре образца и по радиусувыполнены пирометрические каналы, Нестационарные температуры измеряютсяфотоэлектрическим и фотографическим пирометрами 21.Однако высокотемпературное устройство не позволяет исследовать теплофизические характеристики листовыхкомпозициоинных полимерных материалов 35с которыми приходится широко встречаться на практике,Цель изобретения - определение температуропроводности листовых композиционных полимерных материалов в широком 40диапазоне температур,Поставленная цель, достигается тем,что в устройстве, содержащем водоохлаждаемый индуктор с помещенными в немнагревателем, выполненным из электропроводного материала, боковыми и торцовыми экранами, нагреватель выполнениз двух тел с установленными между ними фиксирующими элементами, например,в виде колец, между которыми помещены исследуемые образцы с термопарами, стянутые вместе с нагревателеми торцовыми экранами прижимным устройством, расположенным в верхнемосновании камеры. При этом фиксирующие элементы имеют радиальные отверстия, через которые из зоны нагреваудаляют продукты термодеструкции, а условия испытаний приближаются к условиям эксплуатации. Фиксирующиеэлементы, нагреватель, боковые и торцовые экраны, индуктор установлены накерамической плите, подвешенной кверхнему основанию камеры,На чертеже схематично изображенопредлагаемое устройство в.разрезе.Внутри устройства, изготовленногоиз меди, находится медный водоохлаждаемый индуктор 1, установленный накерамической плите 2. Керамическаяплита 2 крепится к верхнему основанию устройства 3 на четырех стержнях4, Внутри индуктора 1 на керамической плите 2, имеющей пояса центрации,установлены боковые теплоизоляционные керамические экраны 5 и 6. Нагреватель 7 выполнен в виде двух одинаковых сплошных цилиндрических телиз высокопрочного графита. Нагреватель должен быть изготовлен из электропроводного материала и должен иметьтемпературу плавления выше требуемойтемпературы нагрева образца на 200250 С. Четыре исследуемых плоских образца 8 с зажатыми между ними раскатанными термопарами 9 до толшины0,05 мм размещены в пространстве между телами нагревателяля приближенияусловий испытаний к словиям эксплуатации и для выхода продуктов термодеструкции при нагреве между исследуемыми образцами и телами нагревателя симметрично установлены фиксирующие элементы 1 О, выполненные из керамики в виде колец диаметромЭ =50 мм,высотой Ь =4 мм с шестнадцатью радиальными отверстиями диаметром д =1 мм.Для уменьшения искажающего температурного влияния фиксирующих элементов10 на испытуемые образцы 8 касаниеосуществляется по линии контакта шириной 0,2 мм. Фиксирующий элемент может быть выполнен в виде квадрата,треугольника, звезды, спирали, а также и другой формы и должен иметьрадиальные отверстия для удаления иззоны нагрева продуктов термодеструкции. Образца 8 с термопарами 9, фиксирующие элементы 10 и тела нагревателя7 установлены на нижнем торцовом экране 11, а сверху установлен торцовойэкран 12, которые стягиваются вместес помощью прижимного элемента 13, установленного в верхнем основании камеры,Термопары 9 выводятся наружу через специальные отверстия. в верхнем основании,5 840 а для обеспечения инертной среды в процессе испытаний в устройство подается аргон.Устройство, предназначенное для определения темперауропроводности ли-стовых композиционных полимерных материалов, работает следующим образом,Водоохлаждаемый индуктор 1, питае- . мый от полупроводникового преобразователя высокой частоты ППЧ, мощностью 10 65 кВт и частотой 10 кГц, при включении последнего нагревает симметрично расположенные тела графитового нагревателя 7 по заданной программе. Автоматическая система программного на грева осуществляется с помощью приборов РУ 5-02 И РУ 4-16 А и ППРпутем изменения выходной мощности ППЧ (на чертеж не указаны), Нагреватель 7, излучая тепловую энергию, нагревает 20 обращенные к нагревательным телам повеохности испытуемых образцов 8 с заданной скоростьюИспытуемые образцы имеют форму круглых пластин толщиной до 2 мм и диаметром 50 мм, Иэ мерения в процессе эксперимента сводится к определению времени запаздывания фронтов температур на сторонах образцов, обращенных к нагревателю, и в центре симметрии пакета. Для это го используются потенциометр Рв комплекте с усилителем Ф.2 и переключателем направления тока П, переключатель термопар ПТ и секундомер. Симметрия нагрева контро- зз лируется электронным автоматическим потенциометром КСП, Выделяемые в процессе нагрева продукты термодеструкции попадают в пространство, ограниченное фиксирующими элементами 10, и удаляются из зоны нагрева через радиальныеотверстия. Для измерения температур до 1100 С используются хромель-алюмелевые термопары, для диапазона температур до 200 ОС применяются вольфрам-рениевые 45 термопары.Таким образом, установка позволяет исследовать температуропроводность ком 722пенсационных полимерных материалов в диапазоне температур до 20000 С приско" ростях нагрева до 80 град/с на образцах из листовых материалов, с которыми приходится широко встречаться на практике.Формула изобретения1, Устройство для определения температуропроводности неэлектропроводных материалов, содержащее камеру сводоохлаждаемым индуктором с помещенными в нем нагревателем, выполненнымиз электропроводного материала, боковыми и торцовыми экранами, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения температуропроводности листовых композиционных полимерных материалов в широком диапазоне температур, нагреватель выполнениз двух тел с установленными междуними фиксирующими элементами, теланагревателя, фиксирующие элементыи торцовые экраны стянуты прижимнымэлементом, расположенным в верхнемосновании устройства, причем к верхнему основанию подвешена керамическая плита, на которой установленыиндуктор, торцовые и боковые экраны,фиксирующие элементы и нагреватель,2. Испытательная камера по п. 1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтофиксирующие элементы, выполненынапример, в виде колец с радиальнымиотверстиями.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тюкоев В.И, и Шашков А,Г, Тепло- и массоперенос и тепловые свойства материалов, Минск "Наука и техника", 1969, с. 77-872, Рябина В,Г, и Федорова В.И,Исследование комплекса теплофизических свойств твердых тел методоммонотонного нагрева. - Теплофизикавысоких температур", 1974, 11 4,т. 12, с, 753-760 (прототип),.Гусеваунова Коррек едактор Г.Волк бинец каз 4751 63 дписно Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная НИИПИ Го по делам13035, М Тираж 90даретвеннизобретенийква, Ж"35 о комитета СССР и открытий Раушская наб д.