Устройство для дифференциального термического анализа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ даФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА,содержащее дифференциальную термопару и регистрирующий прибор,о. т л и ч аю щ е е ,с я тем,что,с целью расши-ч рения функциональных возможностей путем измерения степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно в локальных объемах , один из спаев термопары снабжен покрытием,выполненным из материала, прозрачного для теплового излучения и обладающего низкой теплопроводностью , толщиной 0,01-0,5 мм,а расстояние между спаями равно толщине покрытия . (Л Од О9 ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 N 25 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И АВТОРСИОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3603264/24-25 (22) 17.03.83 (46) 23.06.85. Бюл. 11 - 23 (72) Ю.Г.Фадеев и Ю.Н.Тюрин (71) Уральский научно-исследовательский хими еский институт (53) 536.42 (088,8) (56 ) 1. Берг Л.Г. Введение в теплографию. M., "Наука", 1961,с.101.

2. Авторское свидетельство СССР% 371491, кл. G 01 N 25/02, 1970 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА,со„„SU„„1163230 держащее дифференциальную термопару и регистрирующий прибор,о, т л и ч аю щ е е,с я тем,что,с целью расши-, рения функциональных возможностей путем измерения степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно в локальных объемах,один из спаев термопары снабжен покрытием, выполненным из материала, прозрачного для теплового излучения и обладающего низкой теплопроводностью,толщиной 0,01-0,5 мм,а расстояние между спаями равно толщине покрытия.

1163230

Изобретение относится к термическому анализу и может быть использовано для исследования фазовых и структурных изменений жидких сред, а также для контроля физико-химических процессов в химической и горнообогатительной промьшшенности.

Известно устройство для дифференциального термического .анализа, содержащее дифференциальную термопару, >0 спаи которой измеряют соответствен— но температуру эталонной и исследуемой сред,и регистрирующий прибор

Г13 .

Однако данное устройство требует 15 наличия эталонной среды, которое не позволяет измерять локальные тепло— вые эффекты, возникающие в какой-либо отдельной точке исследуемой среды," что требуется в случае исследования 20 механизма и кинетики структурных и фазовых превращений в жидких средах.

Наиболее близким к изобретению является устройство для дифференциального термического анализа без 25 применения эталонной среды, содержащее дифференциальную термопару, спаи которой размещают на определенном расстоянии один от другого, и регистрирующий прибср. 30

Отсутствие эталонной среды позволяет измерять локальные тепловые эффекты, возникающие в конкретном, объеме исследуемой среды 2 .

Недостатком известного устройства является влияние градиента температур, возникающего между спаями за счет теплопроводимости исследуемой среды. Кроме того, с помощью него невозможно разделить на составляющие 0 тепловую внутреннюю энергию в локальном объеме исследуемой среды, состоящую из кинетической энергиии и энергии теплового излучения, и измерить степень инверсии кинетической энергии 5 в тепловое излучение и обратно в минимально возможных объемах, что необходимо для контроля физико-химических процессов, при которых наблюдается явление инверсии. 50

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем измерения степени инверсии кинетической энергии в. тепловое излучение и обратно в локальных55 объемах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для дифференциального термического анализа, содержащем дифференциальную термопару и регистрирующий прибор, один из спаев термопары снабжен покрытием, выполненным из материала, прозрачного для теплового излучения и обладающего низкой теплопроводностью, толщиной 0,01-0,5 мм, а расстояние между спаями равно толщине покрытия °

Покрытие одного из спаев дифференциальной термопары предлагаемого устройства слоев материала, прозрачного дх.я теплового излучения и обладающего низкой теплопроводностью, позво.ляет разделить вклады в суммарную тепловую энергию кинетической энергии и теплового излучения в локальных объемах исследуемой среды.

Температура спая, не снабженного покрытием, прямо пропорциональна термодинамической температуре среды, т.е. кинетической энергии молекул среды, а температура сная с покрытием меньше за счет того, что через покрытие проходит лишь энергия в виде излучения, а кинетическую энергию покрытие не пропускает.

В результате электродвижущая сила, фиксируемая с помощью регистрирующего прибора, пропорциональна степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно °

Выбор указанных пределов толщины слоя покрытия определяется тем, что при толщине больше верхнего предела невозможно возникновение электродвижущей силы, вследствие полного поглощения излучения слоем покрытия, а следовательно, и определение степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно. Толщина покрытия, выбранная меньше нижнего предела, приводит к химической и механической не-. устойчивости покрытия.

Расположение спаев на расстоянии толщины покрытия необходимо для того, чтобы уменьшить влияние градиента температур, возникающего между спаями за счет теплопроводности исследуемой среды, не позволяющей определить значение степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно, а также для того, чтобы производить измерения в минимально возможных локальных объемах.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

1163230 сии.

Составитель С.Беловодченко

Техред М. Надь Корректор А Тяско

Редактор И.Николайчук

Заказ 4098/43 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент",г.ужгород,ул,Проектная,4

Устройство для дифференциального термического анализа содержит дифферейциальную термопару 1 и регистрирующий прибор 2, состоящий из фотоэлектрического усилителя 3 и потенциометра 4. Спаи 5 и 6 дифференциальной термопары 1 выполнены точечными. Спай 5 снабжен покрытием 7, выполенным из материала, прозрачного для теплового излучения и обладающего низкой теплопроводностью, например полиэтилена. Толщина покрытия, 7 спая 5 0,01 0,2 мкм. Спаи 5 и 6 размещены один от другого на расстоянии толщины покрытия 7. Свободные концы 8 и 9 термоэлектродных проволок 10 дифференциальной термопары 1 подключены к потенциометру 4 через фотоэлектрический усилитель 3.

Для измерения степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно водного раствора сульфата натрия термоэлектродные проволоки 10 дифференциальной термопары 1 устройства для дифференциального термического анализа выполняются из хромелевой, а проволоки !

1 — иэ копелевой проволоки диаметром 0,2 мм. Диаметр спаев 5 и 6 0,5 мм, а покрытие 7 спая 5 выполняется из полиэтилена толщиной 0,2 мм.

Расстояние между спаями 5 и 6 равно толщине покрытия 7 (0,2 мм).

В качестве регистрирующего прибо" ра 2 используется потенциометр 4 35 (марки КСП-4э), включенный через фотоэлектрический усилитель 3 компенсационного типа (марки Ф-116/2).

Устройство работает следующим образом.

В любом произвольно взятом локальном объеме исследуемой среды возможна инверсия кинетической энергии в тепловое излучение и обратно, воз- никающая вследствие физико-химичес-, 4> ких реакции, протекающих в среде.

Размещенные в локальном объеме исследуемой среды спаи 5 и 6 дифференциальной термопары 1 при наличии процесса инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно, фиксируют тепловой эффект, возникающий вследствие процесса инверТаким образом, показания потенциометра 4, соединенного со свободными концами 8 и 9 термоэлектродных проволок 10 и 11 через фотоэлектрический усилитель 3, пропорциональны величине теплового эффекта или степени инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно при контролируемой физико-химической реакции.

Предлагаемое устройство для дифференциального термического анализа позволяет измерять степень инверсии кинетической энергии в тепловое излучение и обратно в локальных объемах и, следовательно, дает возможность контролировать протекание физикохимических процессов в локальных объемах рабочих сред. Такой контроль найдет применение в химической и горнообогатительной промьппленности, например, для определения начала процессов разложения неорганических веществ и образования их и контролирования хода процесса во времени.

Полученные с помощью предлагаемого устройства данные о кинетике различных процессов при производстве, например, фосфорных удобрений, позволяют скорректировать технологию производства последних и увеличить производство фосфорных удобрений без затрат исходного сырья только за счет более полного извлечения пятиокиси фосфора.