Устройство для определения температуры фазовых переходов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕШМ ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, содержащее измерительную ячейку, состоящую из теплопровода термодатчика , потенциального, измерительного и охранного цилиндрических электродов , размещенных в теплопроводе и ; имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности определения температуры ,, теплопровод состоит из цилиндрической рубашки, торцовых шайб и сквозного ;тержня, имеющих общую ось симметрии и образующих замкнутый кольцевой зазор, на цилиндрических внутренних п верхностях которого расположены потенциальный и измерительш электроды, выполненные из ма териала с больщой теплопроводностью и отделенные от теплопровода электро . изоляцией с высоким объемным и по (Л верхностным удельным электросопротивлением , а термодатчик расположен С между поверхностью потенциального электрода и ;злектроизоляцией. §

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

IIIII

РЕСЙУВЛИН

QQ 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРОНОНУ ОВРВВРВНЬОТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЗМРЫТИЙ (21) 3590366/24-25 (22) 17.05.83 (46) 23.12.84, Бюл. И 47 (72) А.Н.Соловьев, Э.С.Денисов, С,Л,Максимов н М.ПВДедяйкин (71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров граж данской авиации (53) 536.42(088.8) (56) l. Bepr Л.Г. Введение в термо.граФию. М. ° изд-во АН СССР ° l96lâ с.304.

2. Ащюрское свидетельство СССР М" 879420, кл. G 01 и 25/04, 1981 . (прототип) . (54) (57) ЬСХРОйСТВО ДПЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ, содержащее измерительную ячейку, состоящую Н9 теплопровода термодатчи-, ка, потенциального, измерительного и охранного цилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с ним общую ось симметрии, н блок регистрации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения температуры,теплопровод состоит из цилиндрической рубашки, торцовых шайб и сквозного стержня, имеющих общую ось симметрии и образующих замкнутый кольцевой зазор, на цилиндрических внутренних поверхностях которого расположены потенциальный и измерительный электроды, выполненные из материала с большой теплопроводностью и отделенные от теплопровода электро- ф .изоляцией с высоким объемным и по-: верхностным удельным электросопротивлением а термодатчик расположен между поверхностью потенциального электрода и ;электроиэоляцией.

Ф

Применяемый в устройстве электрический усилитель У5-5 обладает зна-чительной постоянной времени, что приводит к инерционности измерения разности потенциалов между электродами датчика и появлению несоответствия между измеренным и истинным

1 1130

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению температур начала кристаллизации и застывания жидкостей и может быть использовано для оценки качества различных нефтепродуктов.

Известно устройство для определения температуры кристаллизации индивидуальных жидкостей, выполненное в виде печи для исследуемого ма- 1О териала, в которой размещены датчики температуры и электропроводности, с помощью которых. снимается термограмма. Соответствующий участок термограммы при кристаллизации многокомпонентных жидкостей неявно выра жен и поэтому определение температур начала кристаллизации и застывания таких жидкостей производится косвенными методами по изменению различных 20 физических свойств (lj

Недостатками устройства являются длительность процесса измерения, зависимость результата от индивидуальных особенностей исполнителя, невоз- д5 можность определения температуры начала кристаллизации непрозрачных нефтепродуктов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для опреде- З0 ления температур начала кристаллизации и застывания нефтепродуктов, включающее в себя измерительную ячейку, состоящую иэ теплопровода, термодатчика, потенциального, измерительного и охранного цилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации (2 .40

Однако в устройстве обязательным условием для возникновения разности потенциалов является неравномерное охлаждение исследуемого вещества от внешнего электрода к внут45 реннему, что приводит к появлению градиента температуры по объему измерительного датчика и отличию регистрируемой температуры от истинной температуры жидкости в данный мо50 мент времени, 785 значением разности потенциалов при данной температуре.

Эти недостатки не позволя. т определить температуры начала кристаллизации и застывания вещества с большой точностью. При скорости охлаждения датчика с веществом не менее 1 град/мин, что является обязательным условием в этом способе, погрешность определения искомых низкотемпературных параметров может составлять несколько градусов, Цель изобретения — повышение точности определения температур начала кристаллизации и застывания жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения температуры фазовых переходов, содержащем измерительную ячейку, состоящую иэ теплопровода, термодатчика, потенциального и охранного цилиндрических электродов, размещенных в теплопроводе и имеющих с ним общую ось симметрии, и блок регистрации, теплопровод состоит иэ цилиндри :еской рубашки, торцовых шайб и сквозного стержня, имеющих общую ось симметрии и образующих замкнутый кольцевой зазор, на цилиндрических внутренних поверхностях которого расположены потенциальный и измерительный электроды, выполненные из материала с большой теплопроводностью и отделенные от теплопровода электроизоляцией с вы-. соким объемным и поверхностным удель-. ным электросопротивлением, а термодатчик расположен между поверхностью потенциального электрода и электроизоляцией.

Устройство включает в себя измерительную ячейку и блок регистрации, В состав измерительной ячейки входят температурный блок и измерительный датчик электросопротивления жидкости. Температурный блок состоит из наружной рубашки, внутреннего стержня, торцовых шайб охлаждения и термодатчика. Электроды измерительного датчика выполнены иэ материала с большой теплопроводностью и имеют малую теплоемкость. Измерительный датчик размещен в температурном блоке и отделен от него фторопластовой изоляцией, а термодатчик расположен на нерабочей поверхности одного из электродов, 3 1130

На фиг.1 изображен температурныч блок с измерительным датчиком; на фиг.2 — схема измерения электрического сопротивления и температуры жидкости; на фиг.3 — эксперименталь- 5 ные кривые зависимости электрического сопротивления исследуемых веществ от температуры.

Температурный блок выполнен из меди и состоит иэ наружной рубашки 1, !0 внутреннего стержня 2 и торцовых шайб 3 и 4. Такая конструкция температурного блока позволяет снизить до минимума градиент температуРы по объему исследуемой жидкости при ее охлаждении. В верхней торцовой шайбе находятся отверстия для выводов 5-7 электродов измерительного датчика электрического сопротивления и выводов 8 и 9 термодатчика и отверстие 2б

10 для заливки исследуемой жидкости, В температурный блок помещен измерительный датчик электрического сопротивления, выполненный в виде цилиндрических электродов: внутреннего измерительного электрода 11, внешнего высокопотенциального электрода 12 и двух охранных электродов 13. Электроды изготовлены из медной фольги для уменьшения их теплоинертности. На нерабочей поверхности внешнего электрода расположен термодатчик !4 — медный термометр сопротивления. Такое .размещение позволяет избежать влия ния электромагнитного поля, создава, емого термодатчиком íà ток> протека35 ющий в межэлектродном пространстве

15 при измерении электрического сопротивления жидкости, а также измерять истинную температуру жидкости в данный момент времени, так как температуры жидкости и поверхностей элеКтродов всегда равны за счет малой теплоинертности электродов.

Измерительный датчик изолирован от температурного блока фторопластовой пленкой 16, что значительно снижает токи утечки и позволяет измерять большие электрические сопротивления нефтепродуктов.

Охлаждение ячейки производится путем ее помещения в сосуд Дьюара, таким образом, чтобы нижняя часть стержня охлаждения была погружена в жидкий азот.

Исследуемая жидкость охлаждается равномерно по всему объему. Выводы электродов измерительного датчика сопротивления, изготовленные из мед-„ ной фольги, подключают к клеммам тераомметра Еб-3 для измерения электрического сопротивления жидкости. Сигнал с термодатчика подают на измерительный мост. В диагональ моста включается цифровой вольтметр В7-!6, \ по показаниям которого определяется температура жидкости. По полученным данным строят графики зависимости логарифма электрического сопротивления от температуры жидкости (фиг,3).

На экспериментальных кривых для о-ксилола и авиационного топлива типа ТС-1 с повышенной температурой начала кристаллизации температуры, при которой начинается резкое возрастание электрического сопротивления, соответствует температуре начала кристаллизации, а темпс.ратура, при которой оканчивается резкое возрастание сопротивления, соответствует температуре застывания.

Для измерения электрического сопротивления жидкости выводы

17-19 электродов измерительного дат785 4 чика измерительной ячейки 20 подключаются к соответствующим клеммам . тераомметра 21 типа Е 6-3 или анало.гичного ему (фиг.2). Для измере, ния температуры жиДкости выводы 22 и 23 термодатчика подключают к измерителю 24 сигнала термодатчика, включающему в себя мостовую схему 25 и цифровой вольтметр 26 типа В7-16 или аналогичного ему. Такая конст-, рукция устройства позволяет производить равномерное охлаждение жидкости, вследствие чего происходит одновременная кристаллизация и резкое возрастание электрического сопротивления по всему объему жидкости. При этом становится возможным одновременно производить измерение истинной температуры и электрического сопротивления жидкости для определения искомых низкотемпературных параметров.

Производят определение температуры начала кристаллизации и застывания о-ксилола и авиационного топлива ТС-1 Исследуемую жидкость в количестве 5 см заливают в измерительную ячейку. Ячейку помещают в сосуд Дьюара таким образом, чтобы нижний конец стержня охлаяф,ения был погружен в жидкий азот.

Э li

Устройство позволяет значительно повысить точность определения температур начала кристаллизации и эа1 стывания жидкостей. Точность определения температур начала кристаллизации и застывания жидкостей зависит в ос- . новном от точности измерения температуры жидкости, так как измеритель

30785 электрического сопротивления должен обеспечивать измерение только относительного изменения сопротивления, которое при кристаллизации возрастает на .1-3 порядка. Вольшая точность измерения температуры жидкости обеспечивается конструкцией измерительной ячейки,,f130785

ФВ

Фэ

Ф ф

Ъ ч ф

w 8

2 ф

Ъ Ъ.

Темпещтура, с

ЖвЮ

ВНИИПИ: Заказ 9602/3 Тираж 822 Подписное

Филиал ШШ "Пвтвит", r.Уигород, ул.Проектная, 4