SU1485102A1 - Устройство для градуировки преобразователей теплового потока - Google Patents

Description

Изобретение относится к области теплофизических измерений, а именно к области оценки тепловых сопротивлений преобразователей теплового потока типа "вспомогательная стенка"

и соотношений между тепловыми потоками и соответствующими перепадами тем-? ператур на "стенке". Цель изобретения - повышение точности за счет заИзобретение относится к теплофизическим измерениям, а именно к области оценки тепловых сопротивлений преобразователей теплового потока типа "вспомогательная стенка" и соотношений между тепловыми потоками и соответствующими перепадами температур на "стенке".

2

дания теплового потока через преобразователь теплового потока независимо от скорости изменения его температуры. Устройство включает опорную пластину с нагревателем и медный блок с нагревателем блока, системы программирования теплового режима и системы адиабатической экранировки опорной пластины и блока. Пре⁴образователь теплового потока в форме пластины зажимается между опорной пластиной и медным блоком. По.средством нагревателя блока задают постоянную скорость изменения температуры поверхности преобразователя. Нагреватель опорной пластины обеспечивает подвод к преобразователю теплового потока заданного уровня. Повышение точности в соответствии с изобретением достигается за счет возможности учета влияния на характеристики преобразователя теплового потока значения теплового потока при градуировке. Это обеспечивается раздельным заданием скорости изменения температуры преобразователя и теплового потока, пропускаемого через преобразователь. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Целью изобретения является повышение точности за счет задания теплового потока через преобразователь теплового потока независимо от скорости изменения его температуры.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

п»_ЭУ_ „„ 1485102 А1

3

1485102

4

Устройство содержит опорную пластину 1, источник 2 теплового потока, градуируемый преобразователь 3, высокотеплопроводный (медный) блок 4, 5

нагреватель 5, адиабатные оболочки 6 и 7 пластины и блока, нагреватели 8 и 9 адиабатных оболочек, термопары 10-14, системы 15 и 16 автоматического регулирования температуры 10 адиабатных оболочек, систему 17 поддержания постоянной скорости изменения температуры поверхности и задатчик 18 теплового потока с регулируемым источником мощности. 15

Опорная пластина 1 и медный блок 4, снабженные нагревателями, окружены соответствующими адиабатными оболочками 6 и 7 с нагревателями 8 и 9. Термопары 10 и 11, а также 12 и 13 20

соединены дифференциально и подключены на вход систем 15 и 16 регулирования. Термопара 14 включена в цепь обратной связи' системы поддержания скорости изменения температуры. 25 С помощью задатчика 18, снабженного регулируемым источником мощности, задается тепловой поток через преобразователь.

Устройство работает следующим об- зд разом. ·

На пластину 1 устанавливают градуируемый преобразователь 3, блок 4 с нагревателем 5 и адиабатной оболочкой 7. 3$

I: Задают определенную скорость разогрева, задатчиком теплового потока с регулируемым источником мощности устанавливают определенную мощность дд на источнике 2 теплового потока пластины 1. В процессе разогрева с помощью систем 15 и 16 регулирования поддерживают адиабатические условия на открытых поверхностях пластины 1 и блока 4, ас помощью системы 17 и задатчика 18 поддерживают заданные скорость разогрева и тепловой поток через преобразователь 3. Датчиками этих систем регулирования и поддержания скорости являются термопары 10,

11, 12, 13 и 14. Сигналы этих термопар подаются на вход систем регулирования и поддержания скорости, которые управляют режимом работы нагревателей 8 и 9 адиабатных, оболочек,

£водя сигналы соответствующих дифференциальных термопар к нулю и поддер-^· живая заданную скорость разогрева.

Мощность источника теплового потока 2 устанавливается таким образом, чтобы выполнялось условие

= Ц'5 + С,-Ъ , (1)

а мощность нагревателя 5 в блоке 4 чтобы выполнялось условие

Н₅ = С_ДЪ - Ч-5 , (2)

где - мощность нагревателя в источнике теплового потока,

Вт;

- мощность нагревателя в блоке 4, Вт;¹

ц - плотность теплового потока через градуируемый преобразователь, Вт/м²;

Ь - скорость изменения температуры поверхности преобразователя, К/с®

5 - площадь поверхности преобразователя, м² ;

С, - теплоемкость пластины 1, Дж/К¹,

С4 - теплоемкость блока 4, Дж/К. Управление мощностью источника

2 теплового потока позволяет проводить градуировку преобразователей в широком диапазоне значений плотности теплового потока ς и их тепловых проводимостей.

В процессе разогрева обычными! средствами измеряют мощность 17^. (силу тока и напряжение) источника теплового потока, скорость разогрева Ь, сигнал преобразователя и перепад температуры на нем Ч? и рассчитывают на каждом температурном уровне коэффициент преобразования К^(ь) и проводимость преобразователя 6(¢) по формулам

К_т(О = у (з)

6(1:) = (4)

Ь * νγ·

где 1: - температура?

К_т(с) - коэффициент преобразования, Вт/м²· В?

¢7(1:) - проводимость преобразователя, Вт/(м².К);

С_т - теплоемкость преобразователя, Дж/К?

ν_τ - перепад температуры на

преобразователе, К;

8 - площадь преобразователя,

м²'

5 1485102

Ь - скорость изменения температуры преобразователя,

К/с.

Повышение точности достигается за счет возможности учета влияния значения теплового потока через преобразователь теплового потока на коэффициент преобразования. Это обеспечивается благодаря тому, что вве- ιθ дение дополнительного нагревателя в блок 4 позволяет поддерживать заданную скорость изменения температуры поверхности преобразователя, а введение задатчика теплового потока с 15 адиабатной оболочкой пластины - требуемое значение теплового потока, что позволяет реализовать независимое задание значений плотности теплового потока ς и скорости Ь. Измене- 20 ние значения мощности И может быть осуществлено с высокой точностью, с погрешностью не хуже 0,1-0,3%.

На основе предлагаемого устройства создан промышленный прибор для 25 градуировки преобразователей с размерами 30х30 * 2 мм³ в области температур от минус 100°С до плюс 80°С при плотностях тепловых потоков от 0,5 до 5 кВт/м² при скорости изменения температуры 0,03-0,3 К/с. Достигнута погрешность измерений коэффициента преобразования 3%.

Предлагаемое устройство может быть использовано при градуировке преобразователей теплового потока в широком диапазоне температур, при создании теплофизйческих приборов.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для градуировки преобразователей теплового потока, содержащее опорную пластину с источником теплового потока и высокотеплопроводный блок, пространство между которыми предназначено для размещения преобразователя, адиабатную оболочку, окружающую блок, систему регулирования температуры адиабатной оболочки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет задания теплового потока через преобразователь независимо от скорости изменения его температуры, высокотеплопроводный блок снабжен нагревателем, связанным с системой поддержания заданной скорости изменения температуры поверхности преобразователя, а источник теплового потока связан с дополнительно введенными задатчиком теплового потока и регулируемым источником мощности.

   ·' <
2. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что оно снабжено дополнительной адиабатной оболочкой, окружающей опорную пластину с нагревателем.

   1485102