SU840722A1 - Устройство дл определени темпе-РАТуРОпРОВОдНОСТи НЕэлЕКТРОпРОВОд-НыХ МАТЕРиАлОВ - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ НЕЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относитс  к исследова нию теплофизических свойств твердых неметаллических материалов и предназначено дл  определени  коэффициента . температуропроводности твердых листо вых неметаллических материалов (стеклопластиков , углепластиков, асбопла тиков и т.д.) в услови х высоких тем ператур. Известно устройство дл  исследова ни  теплофизических характеристик в области высоких температур содержащее высокотемпературную графитовую печь сопротивлени  охлаждаемые медные токоподводы,упругие цанги,допускающие продольное перемещение при термических деформаци х, между которыми зажат нагреватель в виде графитовой трубы. Нагреватель окружен теплоизол ционными экранами. Испытуемый образец, в форме цилиндра крепитс  к верхнему экрану-этажерке, расположенному внутри нагревател . Верхний и нижний .экраны выполнены из графита и представл ют собой тонкостенные трубки с поперечными ребрами. Термопары установлены в центре образца и по радиусу на глубине, равной половине высоты образца. Электрическа  схема состоит из автотрансформатора, понижающего трансформатора, специального редуктора с приводом электродвигател  1 . Однако известное устройство позвол ет исследовать температуропроводность плохих проводников тепла при разрежении или в инертной среде в области высоких температур, не имеет ограничение по скорости нагрева и не позвол ет определ ть свойства на плоских образцах. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  определени  теплофизических свойств веществ, работающее в области температура от 900 до , Ьосто щее из водоохлаждаемой вакуумной .камеры с размещенными в ней рабочим ( гчастком и нагревателем, схемы измереш й и схемы обеспечени  необходимог температурного режийа. Создание необходимого температурного релдама в камере обеспечиваетс  индуктором высокочастотного генератора ГЛ-15 мощностью 10 кВт, имеющего при согласованной нагрузке частоту 720 кГц, Индуктор выполнен из красной меди с изолированными друг от друга витками, Между индуктором и радиационными молибденовым нагревателем размещен экран в Риде цилиндрической трубки из . В молибденовом радиационном нагревателе размещены исследуемый цилиндри ческий образец и система торцовых экранов. Нагреватель закреплен на резьбе в обойме нижнего фланца камеры и фиксируетс  с помощью контргайки Сверху и снизу образца размещены торцовые молибденовые экраны, позвол ющий свести к минимуму торцовые потери тепла и обеспечить реализацию одномерно го температурного пол  в образце. Вну три нагревател  на иглах размещаетс  образец. В центре образца и по радиус выполнены пирометрические каналы. Нестационарные температуры измер ютс  фотоэлектрическим и фотографичесКИМ пирометрами z. Однако высокотемпературное устройство не позвол ет исследовать теплофизические характеристики листовых композициоинных полимерных материалов с которыми приходитс  широко встреча с  на практике. Цель изобретени  - определение тем пературопроводности листовых композиц онных полимерных материалов в Ьироком диапазоне температур. Поставленна - цель,достигаетс  тем что в устройстве, содержащем водоохл ждаемый индуктор с помещенными в нем нагревателем, выполненным из электро проводного материала, боковыми и тор цовь1ми экрана ш, нагреватель выполне из двух тел с установленными между н ми фиксирующими элементами, например в виде колец, между которыми помещены наследуемые образцы с термопарами , ст нутые вместе с нагревателем и торцовыми.экранами прижимным устройством , расположенным в верхнем основании камеры. При этом фиксирующие элементы имеют радиальные отверсти , через которые из зоны нагрева удал ют продукты термодеструкции, а услови  испытаний приближаютс  к услови м эксплуатации. Фиксирующие элементы, нагреватель, боковые и торцовые экраны, индуктор установлены на керамической плите, подвешенной к верхнему основанию камеры. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство в.разрезе. Внутри устройства, изготовленного из меди, находитс  медный водоохлаждаемый индуктор 1, установленный на керамической плите 2. Керамическа  плита 2 крепитс  к верхнему основанию устройства 3 на четырех стержн х 4. Внутри индуктора 1 на керамичес кой плите 2, имеющей по са центрации, установлены б.оковые теплоизол ционные керамические экраны 5 и 6. Нагреватель 7 выполнен в виде двух одинаковых сплошных цилиндрических тел из высокопрочного графита. Нагреватель должен быть изготовлен из электропроводного материала и должен иметь температуру плавлени  выше требуемой температуры нагрева образца на 200250 С, Четыре исследуемых плоских образца 8 с зажатыми между ними раскатанными термопарами 9 до толщины 0,05 мм размещены в пространстве между телами нагревател , -{л  приближени  условий испытаний к слови м эксплуатации и дл  выхода продуктов термодеструкции при нагреве между исследуемыми образцами и телами нагревател  симметрично установлены фиксирующие элементы 10, .выполненные из керамики в виде колец диаметромD 50 мм, высотой п 4 мм с шестнадцатью радиальными отверсти ми диаметром мм. Дл  уменьшени  искажающего температурного вли ни  фиксирующих элементов 10 на испытуемые образцы 8 касание осуществл етс  по линии контакта шириной 0,2 мм. Фиксирующий элемент может бЬ1ть выполнен в виде квадрата, треугольника, звезды, спирали, а также и другой формы и должен иметь радиальные отверсти  дл  удалени  из зоны нагрева продуктов термодеСтрукции . Образца 8 с термопарами 9, фиксирующие элементы 10 и тела нагревател  7 установлены на нижнем торцовом экране 11, а сверху установлен торцовой экран 12, которые ст гиваютс  вместе с помощью прижимного элемента 13, установленного в верхнем основании камеры. Термопары 9 вывод тс  наружу через специальные отверсти , в верхнем основании.

а дл  обеспечени  инертной среды в процессе испытаний в устройство подаетс  аргон.

Устройство, предназначенное дл  определени  температуропроводности ли- s стовых композиционных полимерных материалов , работает следующим образом.

Водоохлаждаемый индуктор 1, питае- . мый от полупроводникового преобразовател  высокой частоты ППЧ, мощностью 10 65 кВт и частотой 10 кГц, при включении последнего нагревает симметрично расположенные тела грас итового нагревател  7 по заданной программе. Автоматическа  система программного на- 15 грева осуществл етс  с помощью приборов РУ5-02М, РУ 4-16А и ГШР-4 путем изменени  выходной мощности ППЧ (на 1ертеж не указаны). Нагреватель 7, излуча  тепловую энергию, нагревает 20 обращенные к нагревательным телам повеохности испытуемых образцов 8 с заданной скоростью.Испытуемые образцы имеют форму круглых пластин толи иной до 2 мм и диаметром 50 мм. Из- 25 мерени  в процессе эксперимента сводитс  к определению времени запаздывани  фронтов температур на сторонах образцов, обращенных к нагревателю, и в центре симметрии пакета. Дл  это- 30 го используютс  потенциометр Р-348 в комплекте с усилителем Ф-305.2 и переключателем направлени  тока П-308, переключатель термопар ПТ и секундомер. Симметри  нагрева контро- 35 лируетс  электронным автоматическим потенциометром КСП-4, Выдел емые в процессе нагрева продукты термодеструкции попадают в пространство, ограниченное фиксирующими элементами 10, и удал ют-40 с  из зоны нагрева через радиальные отверсти . Дл  измерени  температур до используютс  хромель-алюмелевые термопары, дл  диапазона температур до примен ютс  вольфрам-рениевые 5 термопары.

Таким образом, установка позвол ет исследовать температуропроводность компенсационных полимерных материалов в диапазоне температур до прискрост х нагрева до 80 град/с на образцах из листовых материалов, с которыми приходитс  широко встречатьс  не практике.

Claims (2)

1.Устройство дл  определени  температуропроводности неэлектропроводных материалов, содержащее камеру с водоохлаждаемым индуктором с помещенными в нём нагревателем, выполненным из электропроводного материала, боковыми и торцовыми экранами, отличающеес  тем, что, с целью определени  температуропроводности листовых композиционных полимерных материалов в широком диапазоне температур, нагреватель выполнен из двух тел с установленными между ними фиксирующими элементами, тела нагревател , фиксирующие элементы

и торцовые экраны ст нуты прижимным элементом, расположенным в верхнем основании устройства, причем к верхнему основанию подвешена керамическа  плита, на которой установлены индуктор, торцовые и боковые экраны, фиксирующие элементы и нагреватель,

2.Испытательна  камера по п. 1, отличающа с  тем, что фиксирующие элементы, выполнены, например, в виде колец с радиальными отверсти ми.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Тюкоев В.И. и Шашков А.Г. Тепло- и массоперенос и тепловые свойства материалов. Минск, Наука и техника , 1969, с. 77-87.

2. Р бина В.Г. и Федорова В.И. Исследование комплекса теплофизических свойств твердых тел методом монотонного нагрева. - Теплофизика высоких температур, 1974, № 4, т. 12, с. 753-760 (прототип).

/