SU290211A1 - DEVICE FOR DETERMINATION OF HEATING WIRE - Google Patents
DEVICE FOR DETERMINATION OF HEATING WIREInfo
- Publication number
- SU290211A1 SU290211A1 SU1373277A SU1373277A SU290211A1 SU 290211 A1 SU290211 A1 SU 290211A1 SU 1373277 A SU1373277 A SU 1373277A SU 1373277 A SU1373277 A SU 1373277A SU 290211 A1 SU290211 A1 SU 290211A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heat
- sample
- heater
- temperature
- screen
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium(0) Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000011000 absolute method Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710008504 CAPRIN1 Proteins 0.000 description 1
- 210000001736 Capillaries Anatomy 0.000 description 1
- 208000006454 Hepatitis Diseases 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 231100000283 hepatitis Toxicity 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
Изобретение от1юситс к области теплофизических измерений.The invention relates to the field of thermophysical measurements.
Известны устройства дл измерений теплоироводности однородных твердых тел абсолютным методом стационарного лродольногп теплового потока.Devices are known for measuring the thermal conductivity of homogeneous solids by the absolute method of stationary heat transfer.
Известн зге устройства дл определени теилопроводности содержат нагреватель оОразца , теплоприеА1ник, теплопровод от теп.иь приемника к хладоа-генту, термочувствительные элементы дл измерени разности температур концов образца, радиационный экра;; II термостатирующий экран с расположенным ца нем нагревателем.The known devices for determining the thermal conductivity contain an oOraze heater, a heat source, a heat pipe from the heat source to the cold-coolant, temperature-sensitive elements for measuring the temperature difference between the ends of the sample, the radiation screen ;; II thermostating screen with heater located.
Во всех существуюпдих устройствах температуры и распределение температур по падиационным экранам значительно (1-10° К и более) отличаютс от температур и распределени температур по образцу и нагревателк.In all existing devices, the temperatures and the temperature distribution over the padding screens are significantly (1-10 ° K or more) different from the temperatures and temperature distributions over the sample and heaters.
В этом случае основной вклад в теплов1,1о потери дает теплообмен излучением. Теплоиые потери излучением s существующих ycTpoiiствах могут достигать значительных велпчи; и, как правило, не учитываютс .In this case, the main contribution to heat1,1o is the loss of heat exchange by radiation. Heat losses due to radiation in existing ycTpoii factions can reach significant values; and, as a rule, are not taken into account.
Целью насто шего изобретени вл етс уменьшение погрешности определени коэффициента теплопроводпости однородных твердых тел абсолютным :методом стационарного продолыюго теплового потока в диапазоне температур 4,2-450° К.The aim of the present invention is to reduce the error in determining the heat conductivity coefficient of homogeneous solids by the absolute method of stationary longitudinal heat flux in the temperature range 4.2-450 ° K.
Это достигаетс тем, что в предлагае.мом устройстве радиационный экран из высокотеплопроводного материала, например меди пли серебра, выполиенпый в виде двух коакспальных цилппдров, снабжен нагревателем, установленным концентрцчно с нагревателем образца, а геплопровод выполнен в виде щл1П1Дрпческо1 оболочки из малотеплопроводiioro материала, например нержавеющей стали , заполненной теилообмепны.м газом, на0 : ример гcлпe i, с nepeMCHHiiiM регулируемым давлением.This is achieved by the fact that in the proposed device a radiation shield made of high-conductive material, such as copper or silver, made in the form of two coaxial cylinders, is equipped with a heater installed concentrically with the sample heater, and the hepatitis line is made in the form of a thin layer of low heat conductive material, for example, stainless steel, filled with gas, gas, 0: Example i, with nepeMCHHiiiM adjustable pressure.
На фиг. I изображено описываемое устройство; на фиг. 2 - конструкци теплопро5 вода.FIG. I depicts the described device; in fig. 2 - heat design water.
Устройство состопт из образна /, зажатого при помощи нитей 2 (например, из капро г . нейлона) и регулировочных BiniTOB между нагревателем 3 образца и теплолриемпнком . Образец 7 окружен радиацио;1нымн экрана Г 1 5. 6 с собственным нагревателем 7, которые имеют д, /, равную длине пб.ккгца /о ц выполнены из высокотеп,тоироводного тонкостемпого материала (напрп.мер медь, серебро ). Внутренние и внешние поверхности радиационных экранов 5, 6, нагреватели 7, иоверхпости теилоприемника 4 и нагревател 3 образца носеребрены и отполированы дл умепьше 1и теплообмена излучением (еслиThe device is made of figurative /, clamped with the help of threads 2 (for example, from capr. Of nylon) and adjusting BiniTOB between the heater 3 of the sample and the thermal receiver. Sample 7 is surrounded by radiation; 1nn screen G 1 5. 6 with its own heater 7, which have d, /, equal to the length pb.kkgtsa / o c are made of high-temperature, thin-nymosteramide material (eg copper, silver). The inner and outer surfaces of the radiation shields 5, 6, heaters 7, and the upper surfaces of the receiver 4 and heater 3 of the sample are nosirondants and polished for less than 1 and heat exchange by radiation (if
ооразец -поддаетс полировке, его желательно отполировать).The pattern is polished, preferably polished).
Экраны располончены максимально близко к поверхности образца / и имеют такую же геометрическую форму сечени , как и образец . Нагреватель 3 окружен со всех сторон, кроме стороны, .контактирующей с образцом 1, нагревателем 7 радиационных экранов , температуру которого поддерживают равной температуре нагревател 3 и контролируют ее при помощи двух или многоспайной дифференциальной гермоцары S.The screens are located as close as possible to the surface of the sample / and have the same geometric shape of the section as the sample. The heater 3 is surrounded on all sides except the side contacting with sample 1, the heater 7 of the radiation shields, the temperature of which is maintained equal to the temperature of the heater 3 and is controlled by using two or multi-differential differential seals.
В нагревателе 7 радиационных экранов 5, 6 и в теплоприемнике 4 расположены образцовые (или лабораторные) термометры 9 сопротивлени типа ТСГ или ТСПН. Термостатирующий экран 10 (поверхности экрана серебр тс ,и полируютс ), имеющий свой нагреватель 11, находитс в тепловом контакте с теплоприемником 4.In the heater 7 of the radiation shields 5, 6 and in the heat receiver 4, exemplary (or laboratory) resistance thermometers 9 of the TSG or TSPN type are located. The thermostating screen 10 (the silver screen surfaces of the TC and are polished), having its own heater 11, is in thermal contact with the heat sink 4.
Между теплоприемником 4 и фланцем вакуумной камеры 12 расположен теплопровод 13, представл ющий собой устройство цилнндричвской формы с оболочкой 14 из малотеплопроводиого материала, например из нержавеющей стали (см. фиг. 2). Внутренн полость теплопровода представл ет собой два блока тонкостенных цилиндров 15 из материала с высокой теплопроводностью, налр:Имер из меди, размещенпых с минимальным зазоро м между собой и закрепленных попеременно на нижнем 16 и верхнем 17 фланцах теплопровода. Теплопровод заполн етс тенлообменным газоМ, например гелием, под давленпем в пределах 5. 10 -760 тор/5, через капилл р 18. Все устройство крепитс к внутренней по-верхности вакуумной камеры 12, котора помещена в сосуд Дьюар а , на.полненный хладагентом, напри мер жидмим гелием, 1водородом, аеотом и т. п.Between the heat sink 4 and the flange of the vacuum chamber 12 there is a heat pipe 13, which is a cylinder-shaped device with a sheath 14 of low heat-conducting material, for example stainless steel (see Fig. 2). The internal cavity of the heat conductor consists of two blocks of thin-walled cylinders 15 of a material with high thermal conductivity, nard: Imer of copper, placed with a minimum gap between each other and fixed alternately on the lower 16 and upper 17 flanges of the heat pipe. The heat pipe is filled with a tenlo exchange gas, such as helium, under pressure within 5. 10-760 tor / 5, through a capillary 18. The entire device is attached to the inner surface of the vacuum chamber 12, which is placed in a Dewar vessel filled with refrigerant For example, with liquid helium, hydrogen, aeotome, etc.
Устройство, помещенное в вакуумную камеру 12 криостата, принимает тем/пературу, близкую к температуре хладагента. В вакуумной камере поддерживаетс давление до 5 10- торр.A device placed in a vacuum chamber 12 of a cryostat accepts a temperature close to the coolant temperature. The pressure in the vacuum chamber is maintained at up to 5 10 Torr.
При помощи нагревателей 3, 7 устройство выводитс в нужную область температур. Температура нагревател 7, при помощи регулировани то.Ка через сопротивление нагревател поддерживаетс равной температуре нагревател «3 образца, контроль осуществл етс при помощи дифференциальной термопары 8. Температуру нагревател 7 и тенлоприемника 4 измер ют образцовыми нли лабораторными термометрами 9 сопротивлени . Радиационные экраны 5, 6 и образец имеют одинаковую длину, р асположены на одинаковых уровн х и имеют строго одинаковую темлературу концов, что приводит (с учетом хорощей теплопроводности материала экрана дл пренебрежени тепловыми потер ми от экрана наружу по сравнению с потоком тепла по экрану от нагревател 7 к теплоприемнику 4) к самопроизвольному установлению на них одинаковых градиентов температуры в .стационарном режиме. Это обеспечивает существенное уменьшение теплообмена между экраном и образцом.With the help of heaters 3, 7, the device is brought to the desired temperature range. The temperature of the heater 7 is controlled by adjusting the current. The heater resistance is maintained equal to the heater temperature "3 samples, control is carried out using a differential thermocouple 8. The temperature of the heater 7 and the receiver 10 is measured by reference thermometers 9 resistance thermometers. The radiation screens 5, 6 and the sample have the same length, are placed at the same levels and have exactly the same temperature of the ends, which results (taking into account the thermal conductivity of the screen material to neglect the heat losses from the screen to the outside compared to the heat flux from the screen 7 to the heat sink 4) to the spontaneous establishment of the same temperature gradients on them in a stationary mode. This provides a significant reduction in heat transfer between the screen and the sample.
Внутренний экран 5 дл дальнейшего уменьшени теплообмена излучением между ним и образцом 1 расположен максимально близко к образцу. Внешний экран о служит дл минимизации теплообмена между внутренним экраном 5 и окружающим пространством , т. е. дл обеспече:1и строго одинаковых градиеитов температуры но образцу н внутреннему экрану по всей их длине. Термостатирующий экран 10 с самосто тельным нагревателем 11 предназначаетс дл уменьшени теплообмена излучением между измерительной частью ycTpoiiCTBa и поверхностью вакуумной камеры 12, имеющей температуру хладагента, и позвол ет обеспечить оппп;ало ные режимы измерений во всем диапазоне температур за счет уменьшени уровн мощности , выдел емой на нагревател х 3, 7, уменьшение возможных градиентов температуры но нагревател м 3, 7 и т. д.An inner screen 5 for further reducing heat exchange by radiation between it and sample 1 is located as close as possible to the sample. The outer screen o serves to minimize heat exchange between the inner screen 5 and the surrounding space, i.e., to ensure: 1 and strictly identical temperature gradients but a pattern on the inner screen along their entire length. The thermostating screen 10 with a self-contained heater 11 is designed to reduce heat exchange by radiation between the measuring part ycTpoiiCTBa and the surface of the vacuum chamber 12, which has a refrigerant temperature, and allows you to provide opps; you can measure different measurements over the entire temperature range by reducing the power level allocated heaters x 3, 7, reduction of possible temperature gradients but heaters m 3, 7, etc.
Теплопровод 13 предназначен дл задани температуры теплоприемника 4 и дл осуществлетаи возможпости измерений как при М инимальных температурах (близких к температуре хладагента), так и npin максимальных (т. е. вплоть до 450° К).The heat pipe 13 is designed to set the temperature of the heat sink 4 and to make measurements possible both at M minimal temperatures (close to the refrigerant temperature) and npin maximum (i.e., up to 450 ° K).
Внутреннее пространство теплопровода 13 дл осуществлени измерений при минимальных температурах заполн етс теплообменным газом, например гел1ием, при требуемом давлении (до 760 торр), что обеспечивает достаточно большую теплопроводность теплопровода , т. е. минимальную разницу темнератур теплоприемника и хладагента. При максимальны-х температурах теплообменный газ из теплопровода откачиваетс до давлени торр, что приводит к суще .:твенному уменьшению теплопроводностн теплопровода (практически остаетс лишь теплопроводность тонкостенной оболочки 14 из малотеплопроводного материала) и, следовательно, к уменьшению расхода хладагента при сохранении оптимальной дл измепеии величнно градиента температуры по образцу.The inner space of the heat pipe 13 for performing measurements at minimum temperatures is filled with heat-exchange gas, for example gel, at the required pressure (up to 760 Torr), which provides a sufficiently high thermal conductivity of the heat pipe, i.e. the minimum temperature difference of the heat sink and refrigerant. At maximum temperatures, the heat exchange gas from the heat pipe is pumped out to the torr pressure, which leads to a substantial reduction in the heat conduction of the heat pipe (practically only the heat conductivity of the thin-walled shell 14 of low heat conductive material remains) while maintaining optimal temperature gradient patterned.
При промежуточных температурах давление в теплопроводе задаетс таким, чтобы осуществить оптимальные режимы опытов.At intermediate temperatures, the pressure in the heat pipe is set in such a way as to perform the optimum modes of experiments.
Расчет теплопроводности производитс по известной формулеThe calculation of thermal conductivity is made by the known formula
1 -1 тs1 -1 ts
где Q - поток тепла, проход щий в единицуwhere Q is the heat flux passing in the unit
времени через образец; 1о - длина образца;time through the sample; 1o is the length of the sample;
5 - площадь поперечного сечени образца;5 is the cross-sectional area of the sample;
47 - установивша с раз 1ость температур на всей длине образца. Характеристики образца /о и 5 известны до опыта.47 — established at 1 times the temperature over the entire length of the sample. The characteristics of the sample / o and 5 are known before the experiment.
приемника, рсагревател рад.иационных экранов , нагревател образца, термостатирующего экрана, теплопровода выбираютс с учетом тенлопроводности измер емого образца, его длины и диаметра.the receiver, the heater of radiation screens, the sample heater, the thermostating screen, the heat conductor are selected taking into account the tenconductivity of the sample being measured, its length and diameter.
Предмет изобретени Subject invention
Устройство дл определени теплопроводности твердых тел, содержащее термочувствительные элементы, нагреватель образца, расположенный концентричио с образцом радиационный экран, окруженный термостатирующим экраном, наход щимс в тепловомA device for determining the thermal conductivity of solids, containing temperature-sensitive elements, a sample heater, a concentric with a sample, a radiation screen surrounded by a thermostating screen located in a thermal
контакте с теплоприемником, соединенным с фланцем вакуумной камеры теплопроводом, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, радиационный экран из высокотеплопроводного материала, например меди или серебра, выполненный в виде двух коаксиальных цилиндров, снабл ен нагревателем, установленным концентрично с нагревателем образца , а теплопровод выполнен в виде цилиндрической оболочки из малотеплоироводного материала, например «ержавеющей стали, заиолненной теплообменным газом, например гелием, с переменным регулируемым давлением .contact with a heat receiver connected to the flange of the vacuum chamber by a heat conductor, characterized in that, in order to increase accuracy, the radiation shield of a highly heat-conducting material, such as copper or silver, made in the form of two coaxial cylinders is equipped with a heater installed concentrically with the sample heater, the heat pipe is made in the form of a cylindrical shell of a low heat-conducting material, for example, "stainless steel welded with heat-exchanging gas, for example helium, with variable adjustable pressure iem.
- (ладагент- (Ladagent
Фиг /Fig /
к х адаг.енту Теплооб1 енный газto x adag.entu Heat-expelled gas
5five
А теплоприемнику A heat sink
Фи .2Phi .2
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU290211A1 true SU290211A1 (en) |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
McComas et al. | Combined free and forced convection in a horizontal circular tube | |
CN107228877A (en) | A kind of flat-plate heat pipe testing device for heat transferring performance of tilt adjustable | |
Ziebland et al. | The thermal conductivity of liquid and gaseous oxygen | |
CN109164128B (en) | A furnace body for thermal analysis instrument | |
SU290211A1 (en) | DEVICE FOR DETERMINATION OF HEATING WIRE | |
US3022664A (en) | Differential calorimeter | |
Zandt et al. | Capabilities for dielectric-constant gas thermometry in a special large-volume liquid-bath thermostat | |
CN117825135A (en) | Frozen soil thermal characteristic testing device and method based on transient plane heat source method | |
Boumaza et al. | Use of the transient plane source technique for rapid multiple thermal property measurements | |
RU2748985C1 (en) | Method for determining the thermal conductivity coefficient at temperatures up to 2800 k of semiconductor, composite materials | |
RU2124717C1 (en) | Device measuring thermal conductivity | |
RU148273U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF THERMAL CONDUCTIVITY OF PLATES FROM ALUMONITRIDE CERAMICS | |
SU800845A1 (en) | Device for determining thermophysical characteristics of materials | |
CN113588133B (en) | NMP heat pipe temperature source comparison device and implementation method | |
RU2791676C1 (en) | Cooled heat flow sensor | |
SU757949A1 (en) | Device for determining liquid heat conductivity coefficient | |
SU911274A1 (en) | Device for determination of liquid and gas thermal conductivity | |
SU1179187A1 (en) | Device for determining isobar heat capacity per unit volume of liquid | |
CN220154325U (en) | Low temperature coefficient of heat conductivity measuring device | |
SU914981A1 (en) | Device fr thermal physical investigations of construction materials | |
RU2170924C2 (en) | Method of determination of contact thermal resistances | |
RU1789882C (en) | Method of determining boiling heat transfer coefficient | |
SU935480A1 (en) | Device for determining heat conductivity of liquids or gases | |
RU2329492C2 (en) | Method of complex determination of thermophysical properties of materials and method for its implementation | |
RU2006734C1 (en) | Vacuumless cryostat |