RU2329492C2 - Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329492C2 RU2329492C2 RU2006119890/28A RU2006119890A RU2329492C2 RU 2329492 C2 RU2329492 C2 RU 2329492C2 RU 2006119890/28 A RU2006119890/28 A RU 2006119890/28A RU 2006119890 A RU2006119890 A RU 2006119890A RU 2329492 C2 RU2329492 C2 RU 2329492C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- heat
- temperature
- sample
- heat sink
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001179 chromel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области теплофизики. Определение теплофизических характеристик производится путем помещения исследуемого образца между теплоприемником с известными характеристиками и нагревателем, поверхность которого термостатируется. Зависимость разности температур в теплоприемнике и нагревателе от времени фиксируется измерительным комплексом. Определяются два временных интервала (τ1, τ2) и соответствующие для них значения разницы температур между нагревателем и теплоприемником (ti, t2). Устройство включает в себя термостатирующее устройство, медный ТЭН, термистор, медную пластину (рабочая поверхность нагревателя), хромель-копелевые термоэлектрические преобразователи (термопары), измерительный комплекс, теплоприемник, винтовое приспособление и три направляющих стержня. Технический результат - интенсификация процесса определения теплофизических характеристик. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области теплофизики и предназначено для комплексного определения теплофизических характеристик твердых, жидких, сыпучих материалов методом двух температурно-временных интервалов, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.
Известен способ [1] комплексного определения теплофизических характеристик материалов, заключающийся в том, что исследуемый образец устанавливают на калориметр-ножку, помещают в вакуумированную полость проточного калориметра, совмещая верхний торец объекта с плоскостью входного отверстия, затем измеряют входящий в образец тепловой поток, выходящий из образца тепловой поток, распределение температур вдоль образца, термо-э.д.с. образца и общее электрическое сопротивление, после чего по известным соотношениям рассчитывают распределение тепловых потоков по образцу, коэффициент теплопроводности, коэффициент термо-э.д.с, коэффициент удельного электрического сопротивления и степень черноты боковой поверхности образца.
Устройство для осуществления указанного способа включает в себя калориметр-ножку, проточный калориметр, образец. Недостатком данного способа является необходимость использования проточного калориметра.
Известен способ [2] комплексного определения теплофизических характеристик материалов, состоящий в том, что образец монотонно разогревается через одну из изотермических поверхностей при периодическом изменении теплового потока на другой поверхности с периодом, большим времени регуляризации температурного поля образца, включающем измерение теплового потока, температур в характерных сечениях образца, скорости изменения температуры и расчет характеристик по известным формулам, одновременно с монотонным нагревом перепад температур на образце последовательно устанавливают равным нулю и 5-50 К, а тепловой поток измеряют на изотермической поверхности, подвергаемой монотонному нагреву.
Устройство для осуществления указанного способа состоит из разъемной теплозащитной оболочки, металлического ядра, включающего нагревательный блок, контактирующий с основанием, на котором установлены тепломер, образец и пластинка, окруженные адиабатической оболочкой, две термопары в пластине и термопару в тепломере, в котором дополнительно установлен регулятор, а в пластине установлен нагреватель, термопары пластины и тепломера включены дифференциально и последовательно с задатчиком перепада температуры и регулятором, соединенным с нагревателем пластины.
Недостатком данного способа является возможность применения метода для определения теплофизических характеристик только твердых материалов.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности получаемых результатов, а также в проведении исследований на твердых, жидких и сыпучих образцах.
Технический результат достигается тем, что определение теплофизических характеристик производят путем помещения исследуемого образца между буферным слоем теплоприемника с известными характеристиками и медной пластиной - рабочей поверхностью нагревателя, поверхность которой термостатируется, фиксируют зависимость разности температур в теплоприемнике и нагревателе от времени посредством измерительного комплекса, измеряют температуру у основания теплоприемника, определяют два временных интервала (τ1, τ2) и соответствующие для них значения разницы температур между нагревателем и теплоприемником (t1, t2), при этом измерения проводят до тех пор, пока температура у основания теплоприемника не начнет повышаться, используя полученные данные и с учетом температуры нагревателя определяют значения температуропроводности, теплопроводности и объемной теплоемкости образца.
Устройство для реализации предлагаемого способа содержит медный терморегулируемый электрический нагреватель - ТЭН, установленный на медной пластине - рабочей поверхности нагревателя, которые помещены в металлический корпус, термостатирующее устройство, теплоприемник (тепломер), который представляет собой цилиндр, изготовленный из оргстекла и покрытый теплозащитной оболочкой, буферный слой теплоприемника, термопару в нагревателе, буферном слое теплоприемника, термопару у основания теплоприемника, термистор, управляющий работой нагревателя, металлический каркас, состоящий из трех направляющих стержней, на которых крепятся два металлических диска, один из которых служит основанием, винтовое приспособление, представляющее собой винтовую пару, состоящую из винта предназначенного для фиксации диска с теплоприемником (основание теплоприемника) и диска, который крепится при помощи винтов на направляющих стержнях металлического каркаса, исследуемый образец, измерительный стенд.
На Фиг.1 приведены кривые разности температур в теплоприемнике и нагревателе Δt, °С от времени τ, сек, где 1 - температура нагревателя, 2 - разница между температурой теплоприемника и нагревателя, 3 - температура у основания теплоприемника.
Зависимости для расчета определяемых в опыте характеристик, включающие систему уравнений для определения теплопроводности, температуропроводности и формулу для определения объемной теплоемкости имеют вид
где αB-коэффициент температуропроводности теплоприемника;
b - постоянная теплоприемника;
α- коэффициент температуропроводности исследуемой среды;
λ- коэффициент теплопроводности исследуемой среды;
h- толщина слоя исследуемой среды;
h0- толщина буферного слоя теплоприемника;
t1 -разница между температурой теплоприемника и нагревателя в момент времени τ1,
t2 -разница между температурой теплоприемника и нагревателя в момент времени τ2,
th - температура нагревателя.
где λ - коэффициент теплопроводности исследуемой среды;
α - коэффициент температуропроводности исследуемой среды.
Способ позволяет осуществлять комплексное определение теплофизических характеристик (коэффициент температуропроводности а, коэффициент теплопроводности А, объемную теплоемкость С) одного образца в одном опыте.
На фиг.2 изображен общий вид устройства для комплексного определения теплофизических характеристик.
Устройство содержит термостатирующее устройство 1, медный ТЭН 2, термистор 3, медную пластину (рабочая поверхность нагревателя) 4, хромель-копелевые термоэлектрические преобразователи (термопары) 5, измерительный комплекс 6, исследуемый образец 7, буферный слой 8, основание теплоприемника 9, теплоприемник 10, винтовое приспособление 11, три направляющих стержня 12, основание 13, теплоизоляция теплоприемника 14, основание нагревателя 15, корпус нагревателя 16.
Устройство для определения теплофизических характеристик работает следующим образом.
Исследуемый образец 7 помещается между буферным слоем 8, выполненным из одинакового с теплоприемником материала, и медной пластиной 4. При помощи винтового приспособления 11 теплоприемник с исследуемым образцом поднимается вертикально вверх до соприкосновения с медной пластиной 4, после чего подается напряжение на медный ТЭН 2, который нагревает медную пластину (рабочая поверхность нагревателя) 4, и измеряются разности температур в нагревателе и теплоприемнике 10, а также температура у основания теплоприемника. Измерения производятся до тех пор, пока температура у основания теплоприемника не начнет повышаться.
Предлагаемый способ и устройство могут быть использованы при комплексном изучении теплофизических свойств твердых, жидких и сыпучих материалов, а также при создании промышленных теплофизических приборов.
Литература
1. A.c. SU 476493, 1975, G01N 25/18.
2. A.c. SU 949447, 1982, G01N 25/18.
Claims (2)
1. Способ определения теплофизических характеристик материалов, заключающийся в том, что образец монотонно разогревают через одну из изотермических поверхностей, измеряют температуру и рассчитывают искомые характеристики, отличающийся тем, что определение теплофизических характеристик производят путем помещения исследуемого образца между буферным слоем теплоприемника с известными характеристиками и медной пластиной - рабочей поверхностью нагревателя, поверхность которой термостатируется, фиксируют зависимость разности температур в теплоприемнике и нагревателе от времени посредством измерительного комплекса, измеряют температуру у основания теплоприемника, определяют два временных интервала (τ1, τ2) и соответствующие для них значения разницы температур между нагревателем и теплоприемником (t1, t2), при этом измерения проводят до тех пор, пока температура у основания теплоприемника не начнет повышаться, используя полученные данные, и с учетом температуры нагревателя определяют значения температуропроводности, теплопроводности и объемной теплоемкости образца.
2. Устройство для определения теплофизических характеристик материалов, включающее теплозащитную оболочку, образец, пластинку, в которой установлен нагреватель, отличающееся тем, что содержит медный терморегулируемый электрический нагреватель - ТЕН, установленный на медной пластине - рабочей поверхности нагревателя, которые помещены в металлический корпус, термостатирующее устройство, теплоприемник (тепломер), который представляет собой цилиндр, изготовленный из оргстекла и покрытый теплозащитной оболочкой, буферный слой теплоприемника, термопару в нагревателе, буферном слое теплоприемника, термопару у основания теплоприемника, и термистор, управляющий работой нагревателя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006119890/28A RU2329492C2 (ru) | 2006-06-06 | 2006-06-06 | Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006119890/28A RU2329492C2 (ru) | 2006-06-06 | 2006-06-06 | Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006119890A RU2006119890A (ru) | 2007-12-27 |
| RU2329492C2 true RU2329492C2 (ru) | 2008-07-20 |
Family
ID=39018395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006119890/28A RU2329492C2 (ru) | 2006-06-06 | 2006-06-06 | Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329492C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2426106C1 (ru) * | 2009-12-31 | 2011-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления |
| RU2456582C2 (ru) * | 2010-09-09 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет | Устройство и способ одновременного измерения тепловых свойств |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1245054A (en) * | 1968-10-09 | 1971-09-02 | Dow Chemical Co | Thermal conductivity apparatus |
-
2006
- 2006-06-06 RU RU2006119890/28A patent/RU2329492C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1245054A (en) * | 1968-10-09 | 1971-09-02 | Dow Chemical Co | Thermal conductivity apparatus |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2426106C1 (ru) * | 2009-12-31 | 2011-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Лётно-исследовательский институт имени М.М.Громова" | Способ определения коэффициента теплопроводности тонкостенных теплозащитных покрытий и устройство для его осуществления |
| RU2456582C2 (ru) * | 2010-09-09 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет | Устройство и способ одновременного измерения тепловых свойств |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006119890A (ru) | 2007-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2387981C1 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов | |
| Jannot et al. | Apparent thermal conductivity measurement of anisotropic insulating materials at high temperature by the parallel hot-wire method | |
| Zhang et al. | Determination of temperature dependent thermophysical properties using an inverse method and an infrared line camera | |
| Jimenez et al. | A microfluidic strategy for accessing the thermal conductivity of liquids at different temperatures | |
| RU2329492C2 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления | |
| Gustavsson et al. | Thermal conductivity as an indicator of fat content in milk | |
| RU2018117C1 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических свойств материалов | |
| RU2530441C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля комплекса теплофизических характеристик твердых строительных материалов и установка для его осуществления | |
| Malinarič et al. | Modified dynamic plane source method for measuring thermophysical parameters of solids | |
| Zandt et al. | Capabilities for dielectric-constant gas thermometry in a special large-volume liquid-bath thermostat | |
| RU2178166C2 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических характеристик твердых и дисперсных материалов | |
| RU148273U1 (ru) | Устройство для контроля теплопроводности пластин из алюмонитридной керамики | |
| SU1689825A1 (ru) | Способ определени теплофизических характеристик материалов | |
| RU2523090C1 (ru) | Способ определения удельной теплоемкости материалов | |
| Łoziczonek et al. | Methods of determining the thermal conductivity of building materials with high and medium thermal resistance | |
| RU2594388C2 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных покрытий | |
| RU2830045C1 (ru) | Способ определения теплофизических свойств веществ в области фазовых переходов | |
| RU2613591C1 (ru) | Способ определения удельной теплоемкости сыпучих материалов | |
| RU2556290C1 (ru) | Способ определения теплофизических свойств твердых материалов | |
| RU2149389C1 (ru) | Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов | |
| RU2625599C9 (ru) | Способ определения теплопроводности твердых тел | |
| RU2752398C1 (ru) | Способ совокупного измерения теплопроводности разнородных твердых материалов и устройство для его осуществления | |
| Kuvshinov et al. | Thermal conductivity measurement of liquids in a microfluidic device | |
| RU2222004C2 (ru) | Способ определения теплофизических свойств твердых и дисперсных материалов в виде стержней | |
| RU2762534C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопередачи материалов и устройство для его осуществления |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080607 |