161858. lajstromszámú szabadalom • Berendezés porózus anyagok nedvességtartalmának mérésére
161858 hogy annak hővezetési tényezőjét nagy pontossággal meghatározhassuk. Ismert, hogy a hővezetési tényező mérését a legnagyobb pontossággal gömb szimmetrikus elrendezéssel stacionárius hőállapotlban határozhatjuk meg. A hővezetési tényező mérésének pontosságát a létrehozott hőfokesés, a, hőáram állandósága és a próbatest paramétereinek állandósága határozza mag. Amennyiben sikerül valamennyi paramétert kompenzálni, vagy állandónak tartani az egyetlen változó paraméter: a pórusokban levő szabad nedvességtartalom indirekt módon- bár, de mérhetővé válik. A szonda kiképzésénél tehát elsőrendű szempont a pontos geometria (gömb, vagy szabályos test) kialakítása. A gömb belső üregében elhelyezett fűtőtest is gömb alakú. A fűtőtest teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy a nedvességtartalmat még ne befolyásolja, de a belső és külső gömbfelület között hőfokkülömbség már mérhető legyen. A természetes hőáramból előálló zavaró hőgradiens értékét a hővezetési tényező mérésénél a szokásos egy termoelempárral szemben több termoelempár alkalmas elhelyezésével komipenzálhaitjuk. Bármilyen irányú külső zavaró hőfoktér hatását úgy kompenzálhatjuk, hogy a belső és külső gömb felületén a termoelempárokat úgy helyezzük el, hogy azok egy a gömbbe írt szabályos test csúcspontjait is képezzék, (tetraéder esetén: 4, hexaéder esetén: 8, pentagondodekaéder esetén: 20 termoelempárt helyezhetünk el.) A termoelempárokat villamosan sorbakapcsoljuk, ezáltal a belső és külső gömbfelület hőmérsékletkülönbségével arányos termofeszültségeket összeadjuk. Figyelemibevéve azt a tényt, hogy egy termoelempáron belül levő két termoelem villamosan szembe van kapcsolva írható, hogy: (Ul6-U1ft ) + (U 2& -U 2 fc) + ... + (UsOir—Uaifc) = VereJÍ Külső zavaró hőfoktér esetén, ha azonos hőfokú felületek síkok az eredő termofeszültség így irható: fUl6-HCÜlk +^U 1Jk )] + [U2 6—(U 2 *+/f 2fc )] + + {Ui96—<Ui9fc—/JUi9fc)] -f {U206—(Ü2üfc—A\J2ßk)] — Ueredő Könnyű belátni, hagy AUik = JUigfc ^U2fc — AU20k mivel ezek a gömb középpontjára szimmetrikus pontok. A fenti egyenlőség bármely irányú külső zavaró hőáramlás esetére igaz — tehát a kompenzáció teljesül, ha a termoelempárok elhelyezésében nincs kitüntetett irány vagyis, ha egy szabályos test csúcsait is képezik. A kompenzáció hengeres vagy gömb felületekkel rendelkező külső zavaró terekre is érvényes, ha a távoli 5 vonal vagy gömb hőforrás azonos hőmérsékletű felületeinek görbületi sugara egy nagyságrenddel nagyobb, mint a szonda görbületi sugara. A találmány szerinti megoldást közelebbről a rajz alapján egy kiviteli példa kapcsán ismerte-10 tem. A rajzon két azonos középpontú gömb látható, melyen pentagondodekaéder segítségével 20—30 termoelem helyét jelöltem ki 1—-20-ig számozva. A villamos kapcsolást konstaritán-réz termo-15 elemek segítségével például a következőképpen készíthetjük el: az lk pontot*az lb ponttal, majd a 2k pontot a 2b ponttal és így tovább ... a 19k pontot a 19b ponttal, a 20k pontot a 20b ponttal kon-20 stantán huzallal összekötjük. Az lk pontot rézhuzallal a villamos mérőműszerbe .vezetjük, majd az lb pontot a 2k ponttal, a 2b pontot a 3k ponttal és így tovább a 19ib pontot a 20k ponttal rézhuzallal összekötjük, majd összefor-25 rasztjuk a költéseiket. Végül a 20b pontot a műszer megfelelő pontjához rézhuzallal kivezetjük. Az így nyert rendszer külső pontjaiban réz konstantán termapár, a belső pontjaiban kon-30 stantán-néz termopár keletkezik. Az eredő feszültség tehát a fenti képletnek megfelelően a gömb belső és külső hőfokkülönbségéből adódó termofeszültség húszszorosa lesz. 35 Megvalósítási példán ismertetem a célszerű számértékeket: a gömb külső átmérője 30 mm. a belső átmérője: 10 mm. Anyaga 900 °C-on égetett agyag, porozitása: 15%. A fűtő teljesítmény 5 Watt; a létrejövő hőfokesés száraz ál-40 lapotban kfo. 10 °C. Az ennek megfelelő termofeszültség kb. 16 mV, a végkitérésnek megfelelő érték. 100% relatív nedvességtartalom, azaz 15% abszolút nedvességtartalom esetén a hőf okkülönb-45 ség kb. 1,0 °C, az ennék megfelelő termofeszültség fob 1 mV, ennél az értéknél rögzítjük a műszer „zérus" pontját. Célszerű műszeres mérés esetén a műszer skáláját közvetlenül a nedvességtartalomra kalibrálni. 50 Szabadalmi igénypont: Berendezés porózus anyagok nedvességtartal-55 mának mérésére, amely villamos jel-érzékelőből és mérőszondából áll, azzal jellemezve, hogy mérőszondája a mérendő anyag parazitáséval és térfogatsúlyával azonos porozitású és térfogatsúlyú anyagból készült szabályos geometriai 60 test, amelynek geometriai középpontjában gömb alakú fűtőtest van elhelyezve és a test geometriai középpontját a csúcsokkal összekötő egyenesek mentén két-két termoelem van elhelyezve, amelyek közül a külsők a test felületén a kö-65 zépponttól azonos távolságra, a belsők a test 2
